Electrique - Moodle UM

METHODES ELECTRIQUES
Description du milieu
Objectifs:
Caractérisation du milieu :
• Matrice: partie solide constituée par les minéraux possédant
chacun leurs propriétés physiques propre
• Porosité (f) : volume des vides (%)
• Fluides (Sw): ce qui remplit plus ou moins des vides: eau plus ou
moins salée, hydrocarbures, gaz, air, des polluants
Les paramètres physiques de la roche Î % des divers constituants
NOTION DE BASE
La loi d’Ohm:
V = R.I
La
loi
d'Ohm
est
une
loi
physique permettant de relier l‘intensité
du
courant
électrique
traversant
un dipôle électrique à la tension à ses
bornes.
Î R résistance du matériau.
ampèremètre
batterie
NOTION DE BASE
Définition:
La résistivité d’un milieu est la propriété physique qui détermine la capacité
de ce milieu à laisser passer le courant électrique .
Section
qui s’exprime en ohm.m
Résistivité ρ = R
Longueur
Conductivité
σ=
1
ρ
qui s’exprime en (ohm.m)-1
NOTION DE BASE
Roche=isolant sauf cas particulier comme les oxydes, les sulfures
métalliques, le graphite ou les schistes graphiteux.
La conduction = déplacement d’ions provenant des fluides
contenus dans les pores du terrain. On parle de conduction
électronique ou de conduction électrolytique.
NOTION DE BASE
Résistivités moyennes de quelques formations:
•
•
•
•
•
•
•
Argiles et marnes
Schistes
Craie
Calcaire
Grès
Sable
Roches cristallines
4 à 30 ohm.m
40 à 250
100 à 300
100 à 5000
500 à 10000
30 à 10000
x 1000 (3 ordres supérieurs)
Echelle relatives des résistivités des roches saines:
Gangues > Roches volcan.>Roches sédi.>Marnes>Argiles>Minerais
Isolant
x 1000
x 100
x 10
x1
Conducteur
NOTION DE BASE
ampèremètre
La loi d’Ohm:
batterie
V = R.I
La différence de potentiel est
proportionnelle
au
courant
traversant la résistance.
Section
qui s’exprime en ohm.m
Résistivité ρ = R
Longueur
Conductivité
σ=
1
ρ
qui s’exprime en (ohm.m)-1
DEUX ELECTRODES
Un demi-espace homogène
Les surfaces équipotentielles sont des demi-sphères
DEUX ELECTRODES
Un demi-espace homogène
ρI 1
+ cte
V=
2π r
gradV = − E
ρI 1
E=
2
2π r
Les surfaces équipotentielles sont des demi-sphères
DEUX ELECTRODES
Un demi-espace homogène
ρI 1
V=
+ cte
2π r
ρI 1
VM =
2π r
Les surfaces équipotentielles sont des demi-sphères
QUATRES ELECTRODES
+I
-I
ddp
A
ρI
VM =
2π
ρI
VN =
2π
M
N
B
1 ⎤
⎡ 1
⎢⎣ AM − MB ⎥⎦ − RA I + RB I
1 ⎤
⎡ 1
⎢⎣ AN − BN ⎥⎦ − RA I + RB I
ρI
VM − VN =
2π
1
1
1 ⎤
⎡ 1
⎢⎣ AM − MB − AN + BN ⎥⎦
QUATRES ELECTRODES
+I
-I
ddp
A
M
ρI
VM − VN =
2π
VM −VN
ρ =K
I
N
B
1
1
1 ⎤
⎡ 1
⎢⎣ AM − AN − AN + BN ⎥⎦
K=
2π
(
1
1
1
1
−
−
+
)
AM MB AN NB
QUATRES ELECTRODES
Milieu homogène
Espacement = 50 m
Profondeur (m)
Profondeur (m)
Espacement = 10 m
QUATRES ELECTRODES
Milieu inhomogène
On conserve le même dispositif de
mesure mais la résistivité déduite est
une résistivité apparente.
VM − V N
ρa = K
I
Résistivité apparente
Courbe de sondage
Sondage
Profondeur (m)
Résistivité apparente (Ω.m)
Espacement = 25 m
Profondeur (m)
Espacement = 10 m
Couches 50 Ω.m sur 250 Ω.m
Espacement (m)
Espacement = 75 m
Profondeur (m)
Profondeur (m)
Espacement = 50 m
QUATRES ELECTRODES
QUATRES ELECTRODES
Résistivité apparente
La combinaison du squelette solide, de la teneur en eau et de la
minéralisation définit la résistivité d’une structure rocheuse.
Î Deux terrains différents (calcaires et graviers) pourront avoir la
même résistivité sans pour cela avoir la même teneur en eau.
Î Par contre, deux graviers, ayant la même géologie, pourront
présenter des résistivités très différentes suivant leur teneur en eau.
Eau douce
Eau salée
Historique
1927: mesure électrique en forage
1911: mesure électrique de surface
(prospection pétrolière)
(prospection minière)
Objectif: identifier les formations
géologiques traversées par le sondage,
et
notamment
les
formations
productrices d'hydrocarbures, par leur
résistance électrique .
Mise en œuvre
• Le sondage électrique vertical
En augmentant les dimensions géométriques, on mesure la
résistivité à des profondeurs croissantes
• Les traînés de résistivité
En conservant les dimensions du dispositif de mesure, on
déduit une résistivité à profondeur constante et, par
déplacement du dispositif, on obtient des cartes de
résistivités.
• Les panneaux de résistivité
En déplaçant et en augmentant le dispositif, on peut mieux
imager. On définit alors une pseudo-section.
Sondage électrique vertical
En augmentant les dimensions géométriques, on mesure la
résistivité à des profondeurs croissantes.
Dispositif centré et on augmente l’espacement entre électrodes.
Les dispositifs
Dispositif Wenner
Dispositif Wenner:
C’est un quadripôle
avec une distance
identique entre les
électrodes. Le dipôle
de mesure de tension
est au centre.
Les dispositifs
Méthode des abaques
Des abaques permettent de déterminer la profondeur h séparant
deux terrains à partir de la variation de la résistivité et de la
distance AB.
Résistivités?
Epaisseurs?
Méthode des abaques
Les traînés de résistivité
EXPLORATION HORIZONTALE
Îprospection à profondeur constante
ÎVariations latérales de résistivité
Déplacement du dispositif ABMN (dimensions constantes)
Exemple: cas d’une faille sub-verticale
Les panneaux de résistivité
La pseudo-section
Les données mesurées ρa sont présentées en sections de contour
ou de couleur. L’axe vertical est une pseudo-profondeur
proportionnelle à l’écartement des électrodes. La mesure est
reportée au point:
• d’abscisse = milieu du dispositif utilisé
• d’ordonnée = pseudo-profondeur.
Résistivité apparente observée
Inversion
Modification du modèle
Pb Inverse
DONNEES MESUREES
Critère d’erreur
DONNEES CALCULEES
Pb direct
MODELE
Inversion
Données observées
Données calculées à
partir du modèle final
(res2dinv (Loke,1993))
Modèle final
NO
SE
Fault ??? Drained fault ????
Tinée river
18/01/2012
Water spring –20/30m
31
MONITORING (INFILTRATION)
DYKE
CONTAMINATION
AQUIFERE
AQUIFERE