D5 Forage et diagraphie de puits

Topique

Le forage et la diagraphie sont les seules sources directes d'information sur le sous-sol à des profondeurs allant de quelques dizaines à plusieurs milliers de mètres. Les carottes de roche prélevées lors du forage permettent la mesure directe, sur la roche extraite elle-même, de ses propriétés pétrophysiques, minéralogiques, structurales et géochimiques telles qu'elles existaient à leur emplacement d'origine. Les diagraphies, quant à elles, consistent en des mesures continues effectuées sur toute la longueur du puits, sans qu'il soit nécessaire d'extraire de carottes. Ces mesures sont réalisées à l'aide de sondes descendant dans le puits, suspendues à un câble.

La diagraphie sonique mesure le temps de propagation des ondes ultrasonores, de compression et de cisaillement, entre un émetteur et un récepteur séparés par des distances variables à l'intérieur du puits. Ces mesures fournissent un profil continu de la vitesse des ondes de compression et de cisaillement sur toute la longueur du puits. La diagraphie de densité utilise une source de rayons gamma pour mesurer directement la densité de la formation rocheuse traversée par le puits, tandis que la diagraphie gamma naturelle mesure la radioactivité naturelle émise par l'uranium, le thorium et le potassium présents dans cette même formation. Ce diagraphie gamma naturelle est principalement utilisée pour distinguer l'argile, qui émet une forte radioactivité naturelle, du grès ou du calcaire, qui en émettent beaucoup moins.

La diagraphie de résistivité, quant à elle, permet de distinguer une formation saturée en eau, bonne conductrice d'électricité et donc à faible résistivité, d'une formation contenant des hydrocarbures ou d'une roche sèche, mauvaise conductrice d'électricité et donc à résistivité élevée.

La température à l'intérieur du puits et le flux de chaleur à travers la roche sont essentiels à la compréhension du sous-sol : le profil de température mesuré en fonction de la profondeur du puits permet de calculer le gradient géothermique local. Ce gradient, combiné à la conductivité thermique des roches traversées, mesurée ultérieurement en laboratoire sur les carottes prélevées, permet de calculer le flux de chaleur ascendant provenant de l'intérieur de la Terre à cet endroit : plus la conductivité thermique de la roche est élevée et plus le gradient de température avec la profondeur est important, plus ce flux de chaleur est élevé.

Les forages scientifiques les plus profonds jamais réalisés, comme celui qui a atteint une profondeur de neuf kilomètres en Allemagne, un autre foré directement au-dessus de la faille de San Andreas, et les programmes de forage internationaux menés sur le fond océanique, ont révélé des propriétés inattendues du sous-sol profond : des pressions interstitielles beaucoup plus élevées que prévu, des fluides présents à des profondeurs beaucoup plus grandes que prévu et des températures beaucoup plus élevées que celles prédites par les modèles, confirmant la valeur unique du forage et de la diagraphie des puits comme source directe d’information par laquelle cette description a débuté.

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