BUREAU DE RECHERCHES COMPAGNIE D'AMENAGEMENT GEOLOGIQUES ET MINIERES DES 74, rue de la Fédération COTEAUX DE GASCOGNE PARIS 15° Chemin de l'Alerte Tél. 783-94-00 TARBES DIRECTION SCIENTIFIQUE DEPARTEMENT DES SERVICES 93 33 46 GEOLOGIQUES REGIONAUX

PROPOSITION D'IMPLANTATION

de deux forages de recherche et d'exploitation d'eau dans la

REGION DE SAINT-CRICQ ()

Ce rapport a été rédigé par Yves GOURINARD (Laboratoire de Géologie appliquée de l'Uni- versité de ), Pierre MUTIN (Compagnie d'aménagement des coteaux de Gascogne), Jean ROCHE et André VANDENBERGHE (Bureau de Recherches Géologiques et Minières).

Service géologique régional MIDI-PYRENEES 54, allées Jean-Jaurès 31 - TOULOUSE 62 58 79

DSGR.67.A18 Toulouse, le 1er mars 1967 - 2 -

RESUME

La nappe inframolassique mise en évidence par des sondages pétroliers a été recoupée plus récemment par le forage de (Gers) qui avait pour but l'exploitation de cette nappe.

L'exécution d'un forage a Saint-Cricq (partie orien- tale du département du Gers), a été envisagée afin de pouvoir, à partir de la nappe inframolassique, alimenter une retenue collinaire. Les conditions de gisement de la nappe et la connaissance que nous en avons sont ici moins favorables qu'à Nogaro„

La présence d'un piézomètre non loin du forage de Saint-Cricq est très souhaitable. Les anciens ouvrages pé- troliers les plus proches ne semblant pas pouvoir être adap- tés à ce but, nous proposons la réalisation d'un deuxième forage à (Gers).

A saint-Cricq, la nappe devrait être recoupée vers 900 m de profondeur. Ce forage, tube en 9" 5/8, coûterait environ 350 000 F.

Le forage de Roquelaure ne sera réalisé que si un résultat favorable est obtenu à Saint-Cricq. La nappe devrait être recoupée vers 1000 m de profondeur. Nous envisageons de le tuber en 7" ; il coûterait alors environ 280 000 F.

En cas d'échec de ces forages, il pourrait être fait appel à des aquifères sous-jacents. - 3 -

TABLE DES PLANCHES

Planche 1 - Carte des isobathes de la base de la formation aquifère au 1/100 000.

Planche 2 - Coupes comparées des sondages de Gimont 1, d' 101 et de Cadours 101. - 4 -

SOMMAI RE

1 - But et cadre de l'étude 2 - Problèmes de la région de Saint-Cricq 3 - Etat des connaissances 31 - Morphologie des formations sous-molassiques 32 - Pression de l'eau 33 - Caractéristiques physico-chimiques probables des eaux 34 - Possibilité de recours à des aquifères sous- j ac en ts 35 - Intérêts à préserver

4 - Dossier technique 41 - Proposition d'implantation des forages de Saint-Cricq et de Roquelaure 411 - Choix d'un diamètre de tubage 412 - Implantation 4121 - Forage de Saint-Cricq 4122 - Forage de Roquelaure 413 - Profondeur et prix de revient 4131 - Forage de Saint-Cricq 4132 - Forage de Roquelaure 414 - Coupe probable des forages 42 - Conditions techniques d'exécution des ouvrages 421 - Forage 422 - Surveillance géologique 423 - Boue de forage 424 - Développement et essais de débit 43 - Surveillance de la nappe et rapport final 431 - Surveillance de la nappe 432 - Rapport final - 5 -

Une nappe située à la base des formations molassiques dans la région Midi-Pyrénées a été mise en évidence par les sociétés pétrolières lors de travaux de prospection.

L'étude de la partie occidentale du département du Gers et la réalisation du forage de Nogaro qui lui a suc- cédé ont confirmé de façon éclatante l'existence de cette nappe.

A la suite de ce succès le problème de l'extrapo- lation à la partie orientale du département des résultats obtenus à Nogaro s'est trouvé posé. M. le Préfet du Gers, promoteur des premières recherches d'eaux souterraines dans la région a suscité la création d'un comité d'études animé par M. J . Roubinet, ingénieur en chef du Génie rural des eaux et forêts, directeur de l'agence de bassin Adour Garonne.

Ce dernier nous a demandé, dans le cadre d'une étude générale, de déterminer plus particulièrement les possibilités d'alimentation de la retenue collinaire de Saint-Cricq (Gers) à partir de cette nappe.

Par ailleurs, la recherche de paramètres hydrodyna- miques, dont la connaissance exacte est indispensable à l'établissement d'un programme rationnel d'utilisation de ces eaux souterraines, nécessite la réalisation à ce stade, d'essais sur deux forages ou sur un forage et un piézomètre peu éloigné.

2 - Problèmesd^larégiondeSaint-Cricq

Les connaissances que nous avons de la nappe dans la partie orientale du département du Gers sont beaucoup moins précises qu'elles ne l'étaient à l'ouest de la vallée de la - 6 -

Baise» En effet? la densité des profils géophysiques est ici beaucoup moins grande et les sondages pétroliers sont relati- vement moins nombreux» II est de plus probable que dans cette région, la formation aquifère étirf une épaisseur beaucoup plus faible que celle que nous lui connaissons par ailleurs.

Nous avions d'abord envisagé d'exécuter aux environs de Saint-Cricq un forage qui aurait pour but l'alimentation de la retenue collinaire et d'utiliser l'ancien sondage pétrolier de Cadours comme piézomètre. Cependant,, l'étude détaillée de ce sondage nous oblige à rejeter une telle utilisation.

En effet, sur le plan technique, le sondage de Cadours est actuellement équipé d'un tubage obturé en tête et à sa base, le bouchon inférieur se trouvant au milieu de la formation aqui- fère. Les cotes du sommet et de la base de ce bouchon ne sont pas connues avec précision. La transformation de ce sondage en piézomètre n'est pas rigoureusement impossible quoique aléatoire et de prix élevé.

De plus sur le plan géologique, le sondage de Cadours a été implanté par ses auteurs sur un horst, limité par deux failles. Les mesures faites à partir d'un tel système n'abou- tiraient qu'à nous donner des paramètres ayant trait à une situation extrêmement particulière et ne reflétant en aucune façon les caractéristiques de la nappe.

Dans ces conditions, nous avons pensé que la solution la plus satisfaisante consisterait en l'exécution d'un forage à Saint-Cricq et d'un deuxième forage situé a environs trois kilomètres du premier. La réalisation d'une retenue collinaire étant envisagée dans un avenir plus ou moins lointain au nord de Roquelaure, il nous a semblé qu'une implantation favorable dans l'emprise de l'aménagement projeté pourrait être retenue tant pour des raisons géologiques qu'économiques à environ - 7

trois kilomètres à l'ouest-sud-ouest de Saint-Cricq.

L'exécution simultanée de ces deux sondages, outre les apports en eaux immédiatement utilisables, permettra d'ef- fectuer des essais de débit prolongés et de déterminer les caractéristiques hydrodynamiques de la nappe dans cette région.

Nous estimons qu'il est raisonnable d'admettre que la nappe sous-molassique pourra satisfaire aux besoins en tout ou en partie.

3 - Etat des connaissances

31 - Morphologie des formations sous-molassiques

La carte des isobathes de la base de la formation aquifère (planche l) a été établie à partir des documents sismiques. Elle montre que les deux forages de Saint-Cricq et de Roquelaure seront implantés au droit d'un plateau anticli- nal« Cette structure favorable permettra d'atteindre la nappe a des profondeurs acceptables»

32 - Pressi on de 1'eau

L'esquisse de la carte piézométrique au 1/500 000 que nous avons publiée par ailleurs (nappe infra-molassique dans la région Midi-Pyrénées - état des connaissances), fait apparaître aux environs de Saint-Cricq, un niveau piézomé- trique voisin de la cote + 175 NGF. Cette cote doit être considérée comme un ordre de grandeur. En effet, au sondage pétrolier voisin de Gimont (Gtl) la cote piézométrique des formations aquifères du Jurassique supérieur, immédiatement sous-jacentes, mesurée lors d'un test pétrolier, est de + 215 NGF, il s'agit peut-être d'une singularité locale de la pression Nous n'avons pas, par prudence, voulu extrapoler ce résultat et nous l'avons minimisé sur la carte des isopièzes. - 8 -

33 - Caractéristiques physico-chimiques probables des eaux

Les renseignements que nous possédons jusqu'à présent sur les eaux de la nappe infra-molassique nous donnent des compositions chimiques extrêmement régulières. En effet, les prélèvements de Nogaro, Montauban, Graulhet, etc... se ressemblent beaucoup. Nous pouvons estimer que l'eau que nous rencontrerons à Saint-Cricq et à Roquelaure sera une eau dominante bi-carbonatée sodico-calcique dont la salinité totale ne dépassera pas 0,3 g/l.

La température de cette eau, sera vraisemblablement de l'ordre de 40 à 45°

34 - Possibilité de recours a des aquifères sous-jacents

La formation détritique sous-molassique aux environs de Saint-Cricq doit raisonnablement pouvoir être exploitée. Cependant il n'est pas impossible que des conditions particu- lières, que nous ne pouvons prévoir pour l'instant, rendent cette formation peu intéressante au point de vue aquifère. De telles conditions défavorables pourraient survenir du fait d'amincissement anormal de la formation^ d'érosions, d'influ- ences tectoniques ou de présence de niveaux argileux au sein de la formation sableuse. Les coupes que nous ont fourni/ les sondages pétroliers les plus proches situés à Gimont, Avensac et Cadours permettent d'affirmer que dans ce cas particuliè- rement défavorable, il serait possible d'avoir recours au calcaire situé sous la formation dont nous envisageons 1'ex- ploitation. Il est bien évident que, si ce cas défavorable se produisait, nous prolongerions le forage jusqu'à l'aquifère sous-j acent.

35 - Intérêtsà préserver

II n'est en pratique pas possible que les forages de Saint-Cricq et de Roquelaure puissent, à distance, léser - 9 -

les intérêts qui se seraient déjà portés sur la même nappe. La réalisation de ces deux forages nous permettra par ailleurs de définir certains paramètres de chacun d'eux et à l'avenir, de connaître un peu mieux les distances optimales auxquelles pourront être implantés les futurs ouvrages d'exploitation.

4 - Dossier technique

41 - Proposition d'implantation des forages de Saint-Cricq et de Roquelaure

411 - Choix d'un diamètre de tubage

La gamme des tubages existant couramment sur le marché nous offre pratiquement le choix entre trois dimensions :

- forage équipé avec un tube de 7" (diamètre inté- rieur 166 mm) prolongé aux abords de la surface par un tube de 13" 3/8 (diamètre intérieur 322 mm). - forage équipé avec un tube de 9" 5/8 (diamètre intérieur 230 mm) prolongé aux abords de la surface par un tube de 13" 3/8. - forage équipé sur toute sa longueur avec un tube de 13" 3/8.

Divers facteurs doivent être pris en considération pour le choix du tubage s

Cavi tati on Le tubage doit être choisi de telle manière que la vitesse ascensionnelle de l'eau ne soit jamais supérieure à 2 m/s, ceci afin d'éviter l'usure ou la destruction du tube à la suite de phénomènes de cavitation. Cette condition aboutit à limiter le débit a 155 m3/h pour un tube de 7", à 300 m3/h pour un tube de 9" 5/8 et à 580 m /h pour un tube de 13" 3/8, ceci bien entendu sous réserve que la formation soit susceptible de fournir de tels débits. - 10 -

Pertes de charge

Dans l'incertitude où nous sommes en ce qui concerne la cote de la surface piézomètrique, nous estimons qu'il est important de réduire au minimum les pertes de charge lors de la remontée de l'eau.

A titre d'exemple, pour un débit de 40 l/s (145 m /h environ) la perte de charge est de 25 m/km dans un tube de 7", elle est ramenée à 3 m/km dans un tube de 9" 5/8 et elle est insignifiante dans un tube de 13" 3/8.

Prix

Les prix des forages augmentent bien entendu en fonction de leur diamètre. On peut estimer en général que, par rapport au prix d'un forage isolé équipé en 7", le forage équipé en 9" 5/8 verra son prix affecté d'un coefficient de 1,5 et celui qui sera équipé en 13" 3/8 sera affecté d'un coef- ficient 2 .

Pour toutes ces raisons nous estimons que Je premier forage à effectuer dans une zone totalement inconnue devra être équipé avec un tube de 9" 5/8. En effet, le débit propre de la nappe n'étant pas connu, il ne serait pas raisonnable de proposer l'exécution d'un ouvrage tube en 13" 3/8 dont les possibilités propres risqueraient de se trouver supérieures à celles de la nappe. L'augmentation de dépenses ne paraît donc pas justifiée. Par ailleurs, nous sommes loin de connaître de façon précise le niveau piézomètrique de la nappe. Nous envisageons donc le cas défavorable où ce niveau ne serait pas à une cote élevée au-dessus du sol. Nous ne pouvons pas nous permettre d'introduire une perte de charge trop importante qui risquerait d'abaisser considérablement le niveau dynamique et, pour un débit donné, de nous contraindre à un pompage avec hauteur de refoulement élevée. - 11 -

Ultérieurement et compte tenu des renseignements fournis par le premier ouvrage, il sera peut-être possible de réaliser les ouvrages voisins avec un tubage de 7" si la cote piézomètrique est favorable.

4 12 -

4 121 - £o£a£e_d£ S.aiji^-Cri.ccL

Nous nous proposons de faire exécuter le premier forage au sud de la commune de Saint-Cricq, en bordure de la RN 654, auprès du pont sur l'Arcadèche, c'est- à-dire au point de coordonnées :

x = 492, 1 y = 155,3 z = 155 Feuille topographique 982, Gimont.

4211 - £o£aç[e_dj3 jio£U£ljiU£e

Nous nous proposons de faire exécuter le forage de Roquelaure au point où la route de Saint-Germier à Cologne se rapproche du Sarrampion, c'est-à-dire au voisi- nage du lieu-dit "La Tuilerie", de coordonnées :

x = 490,0 y = 155,0 z = 159 Feuille topographique 982, Gimont.

Nous estimons que le fait de définir avec plus de précision les coordonnées d'implantation de ces forages serait pour l'instant prématuré et nous admettons qu'une précision hectométrique est amplement suffisante. - 12 -

413 - Profondeur et prix de revient

4 131 - £o^a£ed£ Sa ijit-£r i L'emplacement envisagé pour Saint-Cricq devrait nous permettre de rencontrer la formation aquifère vers la cote - 750 c'est-à-dire aux environs de 900 m de pro- fondeur .

Nous admettons que le forage de Saint-Cricq sera foré en dimension suffisante pour pouvoir être tube en 9" 5/8. Le prix de revient devrait être de l'ordre de :

. amenée du matériel 80 000 F . forage en 12" 1/2 (900 m x 125 F) 112 500 . tubage en 9" 5/8 (850 m x 119 F) 101 150 . crépine Johnson acier galvanisé renforcé 8" 30 000 . diagraphies électriques 15 000 . arrêts et attentes 10 000

TOTAL 348 650 arrondi à 350 000 F

4 132 - Dans le cas de Roquelaure, par contre, les conditions sont un peu moins favorables et la nappe ne serait recoupée qu'aux environs Je la cote - 850, c'est-à-dire vers 1000 m de profondeur. Nous envisageons le cas où le premier forage aura mis en évidence les conditions favorables qui permettront de réaliser un ouvrage tube en 7". Le prix de cet ouvrage serait de l'ordre de ; - 13 -

amenée du matériel à partir de Saint-Cricq 60 000 F forage en 8" 1/2 (1000m x 103,5 F) 103 500 tubage en 7" (950 m x 76 F) 72 200 crépine Johnson acier galvanisé renforcé 5" 15 000 diagraphies électriques 15 000 arrêts et attentes 10 000 TOTAL 275 700 arrondi à 280 000 F

Le prix des deux ouvrages s'élève à la somme de six cent trente mille francs (630 000 F). Ces prix ont été calculés au plus juste et il convient d'y ajouter les frais de direction de travaux et de surveillance géologique qui s'élève- ront vraisemblablement à 10 % du total.

4 14 - Çoupe_probabl.e_des_forages

Nous estimons que les forages de Saint-Cricq et de Roquelaure recouperont des terrains dont la série sera assez voisine de celle des trois sondages pétroliers voisins déjà exécutés (coupe géologique planche 2).

4 2 - Conditions techniques d'exécution des ouvrages

421 - Forage

L'entreprise de forage, qui aura été choisie fournira le matériel, l'énergie, les ingrédients et assurera les transports nécessaires à la bonne marche des travaux. Les voies d'accès au chantier auront été aménagées. L'eau néces- saire à la préparation de la boue sera fournie et l'évacuation des boues rejetées sera assurée.

Le forage proprement dit sera exécuté de façon à pou- voir être tube soit en 7", soit en 9" 5/8, suivant les - 14 -

instructions du maître de l'oeuvre. La partie supérieure de l'ouvrage de 0 à 50 mètres sera tubée en 13" 3/8.

Un dispositif approprié, placé en surface, permettra d'empêcher toute éruption intempestive de l'eau de la formation. Pendant le forage, les sociétés pétrolières intéressées pourront être autorisées à faire effectuer tous les prélèvements et toutes les mesures qu'elles jugeront utiles aux recherches qu'elles poursuivent dans la région, à la condition que ces travaux ne nuisent pas au but hydrologique du forage. Les dépenses supplémentaires occasionnées par de telles opérations seront à la charge des sociétés pétrolières.

Des mesures électriques seront effectuées dès que le forage aura traversé les sables infra-molassiques. Nous prévoyons de faire exécuter sur toute la hauteur du forage :

1 - Diamétreur

2 - Log de résistivité - Polarisation spontanée (P.S.)

A l'issue de ces mesures, le tubage sera descendu. Le sabot du tubage sera placé au toit des sables, la cote précise sera indiquée à la suite des mesures électriques. Le tubage sera ensuite cimenté de façon efficace afin d'isoler parfaitement les sables aquifères des formations supérieures renfermant du gypse. Une thermométrie aura pour but de vérifier la cimentation.

A l'issue du tubage de la partie supérieure du forage, la crépine sera déposée en colonne perdue au fond du trou avec un tube guide à sa partie supérieure et un tube support à sa base. Un joint en plomb assurera l'étanchéïté entre le tubage et la crépine. La mise en place d'un massif de gravier calibré n'est pas nécessaire. - 15 -

422 - Surveillance

Des prélèvements de cuttings seront assurés aussi souvent qu'il sera nécessaire. Ces cuttings seront examinés sur place par les services du Bureau de recherches géologiques et minières et de la Compagnie d'aménagement des coteaux de Gascogne chargés de la surveillance géoloqique. Le repérage des formations gypseuses sera plus particulièrement pousuivi. Des calcimétries pourront également être effectuées sur place.

La vitesse d'avancement sera enregistrée.

423 - B£ue_de_forage

L'entrepreneur utilisera la boue qui lui semblera la plus convenable à la bonne marche des travaux, il s'efforcera néanmoins de maintenir le taux d'eau libre dans la boue aussi bas que possible. Les mesures au filtre presse seront faites aussi souvent qu'il sera nécessaire °, leur fréquence sera obli- gatoirement accentuée à partir de la profondeur de 700 mètres pour le forage de Saint-Cricq et de 800 mètres pour le forage de Roquelaure. La densité, la viscosité et la teneur en SO. seront également contrôlées«

En cas de nécessité, un changement de boue sera effectué immédiatement après la traversée de formations gypsifères

424 - Développement et essai de débit

II est encore trop tôt pour définir les modalités d'exécution du développement et de l'essai de débit. Le dévelop- pement sera mis en route immédiatement après la pose de la cré- pine (circulation d'eau claire destinée à remplacer la boue). La présence d'une vanne de fermeture permettra, si c'est néces- saire, de maîtriser une éventuelle éruption d'eau. - 16 -

Ce n'est qu'à ce moment que le mode opératoire sera défini pour la suite du développement et pour l'essai de débit.

43 - Surveillance de la nappe et rapport final

431 - Survei 1. l.ance_de .la_nappe

Des essais exécutés alternativement ou simultanément sur l'un et l'autre des deux ouvrages permettront de préciser la valeur de certains paramètres hydrauliques de la nappe que nous ne connaissons qu'imparfaitement.

432 - Ra£port_final

Un rapport sera établi à l'issue des forages et des essais qui leur feront suite. Ce rapport fournira les renseigne- ments de toute sorte qu'il aura été possible de retirer de l'en- semble des travaux« II précisera également nos connaissances générales de la nappe sous-molassique dans le département du Gers . - 17 -

CONCLUSION

L'exécution d'un forage est proposée à Saint-Cricq. Ce forage"devrait rencontrer la nappe inframolassique vers 900 m de profondeur.

Un deuxième forage, exécuté à Roquelaure, pourrait servir de piézomètre. Il rencontrerait la nappe vers 1 000 m de profondeur.

L'exécution de ces deux ouvrages permettrait, à la suite d'essais de débit dont le programme détaillé reste a définir, de mieux connaître les paramètres hydrauliques de la nappe inframolassique dans la partie nord-est du départe- ment du Gers. - 18 -

Cette étude a pu être réalisée grâce aux nombreux renseignements qui nous ont été fournis par les sociétés pétrolières, en particulier :

- par l'Entreprise de recherches et d'activités pétrolières (E.R.A.P.)

- par la Société nationale des pétroles d'Aquitaine (S.N.P.A) que nous remercions ici bien vivement. Ù.S.Û.R. 67 A 16 PI- 1 ESOUISSE STRUCTURALE DE LA FORMATION AOUIFERE DANS LA REGION DE SAINT-CRI CO CARTE DES ISOBATHES ISOBATHES Do MUR DE LA FORMATION AQUIfERE AVEC COTES N G F

FAILLES SONDAGES PETROLIERS GIMONT 1

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BUREAU at COMPAGNIE O AMENAGEMENT ET •ES COTEAUX DE

SEWICE ÜEOLOGÍQUE HEülOMAL MIDI PVREMEES

COUPES COMPAREES DES SONDAGES PETROLIERS DE GIMONT 1 AVENSAC 101 ET CADOURS 101

ECHELLE : 1/ 2000

SONDA&E GM SONDA&E Av.101 SONDAGE Ca.101

(982-2-1) (955-2-1) (982-4-1)

X: 4-81,80 X: 480,82 X 493,6&

Y: 152,52 Y. 17212 Y:1&0,41

Z: Z09 67 Z 179 08 z: i&s 61

Jurassique

supérieur

Lias

LEGENDE

Argile Conglomérat

Marne Calcaire

Marne sableuse DoLomie

Sable Marne à Gypse et Anhydrite D "après les documents originaux R.A.P. S.PG fournis par L'E.R.AP