Mesure de la perméabilité in situ du sel

Abstract

In situ permeability measurement in salt AbstractIn order to measure rock salt intrinsic permeability located far from underground facilities, an in situ experiment was performed in the Amélie mine belonging to the Mines de Potasse d'Alsace (MDPA, Mulhouse. France). A vertical borehole was drilled from a niche excavated to access to the S1 bed, very pure in halite. The selected salt bed is approximately one meter thick and is located 16meters away from the gallery floor. Test fluids were nitrogen and saturated brine. In order to minimize and to control disturbing phenomena (thermal effects, solution/crystallization and creep), constant temperature and constant pressure tests were recommended. As a matter of fact and because of the geological conditions (low thickness of the tested halite bed), a special device had to be designed and its principal components (packers and fluid injection systens) needed to be tested in the laboratory and in the field. The results of the field experiment show that rock salt Is permeable to gas and to brine, even far enough from underground openings. The results of the tests with brine are interpreted in a satisfactory way using a model based on Darcy's law characterized by a permeability value of 2.10-21 m-2 and an initial pore pressure value of 1 MPa. Analysis of the measured gas flow rate shows that : -after a brine percolation, capillary pressure effect is significant ; -fluid migration in salt is not controlled by Darcy diffusion : Knudsen effect and partial saturation may play an important role. 73 REVUE FRANÇAISE DE GÉOTECHNIQUEN° 79 2e trimestre 1997 1 IntroductionDeux observations géologiques témoignent de l'imperméabilité renommée du sel gemme : les flancs des dômes de sel constituent d'excellents pièges pour les gisements d'hydrocarbures, et des poches de gaz et de saumure à très haute pression ont été révélées à proximité d'ouvrages souterrains (Hofrichter, 1976 ;Baar, 1977). Ainsi le sel gemme fait partie des forma tions géologiques potentiellement favorables pour le stockage de déchets toxiques et radioactifs étudiées en Allemagne et aux États-Unis (Stork et al., 1988 ;Bérest, 1990 ;Ghoreychi, 1990).Les résultats des expérimentations en place sur le site du WIPP (Waste Isolation Pilot Plant) aux États-Unis (Beauheim et Saulnier, 1991 ;Stormont et al., 1991) incitent à réexaminer l'hypothèse de l'imperméabilité du sel gemme, du moins'à proximité des ouvrages sou terrains. Dans une zone étendue jusqu'à environ deux rayons de galerie, les perméabilités mesurées peuvent augmenter de plusieurs ordres de grandeur par rap port à celle supposée du massif vierge (Fig. 1).Pour la plupart des auteurs, l'augmentation de la porosité connectée et de la perméabilité dans la zone endommagée (en anglais Disturbed Rock Zone : DRZ) est associée à une microfissuration de la roche (dilata tion des joints de grains), produite par l'excavation de l'ouvrage. Au-delà d'une certaine distance de l'ouvrage, le sel possède une perméabilité inférieure à 10-21 m2, c'est-à-dire probablement en deçà d...