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PROJET DE FORAGE ET DECAVITÉ HA 15

Commune de Hauterives (26)

SALINE DE HAUTERIVES

Décembre 2015 - Compléments juillet 2016

Dossier de demande d’autorisation de travaux au titre du code minier

Pièce 6 :Mémoire de fin de travaux

SETIS

20, rue Paul Helbronner

38100 GRENOBLE

04 76 23 31 36

04 76 23 03 63

Réf : 0955.0026.I03

Saline de Hauterives - Projet de forage du puits HA15 Mémoire de fin de travaux

0955.0026.I03_Demande d’autorisation de réalisation de travaux miniers_D_Juillet 2016 1

MÉMOIRE DE FIN DE TRAVAUX

SOMMAIRE

1 . MÉMOIRE D’ÉTAT DES LIEUX ......................................................................... 3

2 . MESURES ENVISAGÉES POUR PRÉVENIR LES RISQUES DE NUISANCE ET DÉSORDRE DE TOUTE NATURE ....................................................................... 4

2.1 . Surveillance post-exploitation ............................................................................................. 4

2.2 . Démantèlement des équipements ....................................................................................... 4

2.3 . Fermeture du puits HA 15 ..................................................................................................... 4

2.4 . Évacuation des matériaux .................................................................................................... 9

2.5 . Remise en état ....................................................................................................................... 9

2.6 . Procédure ............................................................................................................................... 9

2.7 . Coût des mesures ................................................................................................................. 9

3 . IDENTIFICATION ET ÉVALUATION DES RISQUES RÉSIDUELS ................... 9

3.1 . Identification des risques à l’origine de nuisances ou désordres ................................... 9

3.1.1 . Rééquilibrage thermique ................................................................................................. 9

3.1.2 . Fermeture de la cavité par fluage du sel ....................................................................... 11

3.2 . Mesures de suivi de l’évolution de la cavité ..................................................................... 11

3.3 . Principaux résultats des simulations numériques de l'abandon des cavités............... 12

3.3.1 . Simulation de l’abandon des cavités ............................................................................. 12

3.3.2 . Modélisation Armines 2016 ........................................................................................... 13

3.4 . Recommandations en vue des fermetures ....................................................................... 15

3.5 . Moyens mis en œuvre pour garantir le suivi après fermeture ........................................ 15

4 . ANNEXES ......................................................................................................... 16



ANNEXES : • Annexe 1 : Simulations numériques de l’abandon des cavités salines d’Hauterives - BROUARD CONSULTING - mars 2014 • Annexe 2 : Programme de fermeture du puits HA15 – GEOSTOCK – novembre 2015 • Annexe 3 : Subsidences Vencorex – Intégration du Puits HA15 – décembre 2015 • Annexe 4 : Stabilité des cavités de dissolution dans la Saline de Hauterives – Armines – Juillet 2016



MÉMOIRE DE FIN DE TRAVAUX

1 . MÉMOIRE D’ÉTAT DES LIEUX

Au terme de l’exploitation de la cavité HA15, il ne subsistera de l’ouvrage que les éléments suivants :

- une plateforme de 30 m x 20 m comportant : Une couche de remblai en grave tout-venant. Une couche sommitale empierrée compactée. Une dalle en béton. Des enrochements périphériques.

La plateforme continuera à être desservie par :

- Une piste calibrée de 3,5 m de largeur à forte portance (13 t/essieu) et d’une longueur de 150 m.

- 2 canalisations acier DN 256 mm de 300 m de longueur. Dans sa partie centrale restera la tête de puits, ses appareillages et un petit bungalow d’exploitation. Enfin, la cavité HA15 sera pleinement développée entre 1 343 et 1 840 m de profondeur. Son diamètre maximal ne dépassera pas 120 m. Un forage au double chemisage cimenté la reliera à la tête de puits :

Tube guide 20" à +-25 m cimenté au jour ancré dans la molasse de I'Hélvétien supérieur,

Cuvelage 13 3/8 " à +!- 1263 m MD (1253 m TVD) posé à la base des Marnes intermédiaires (toit du sel supérieur) et cimenté au jour,

Cuvelage 9 5/8 " rompu ou coupé vers 1343 m dans le Sel supérieur (1343 m TVD), cimenté au jour,

Caverne en découvert entre +-1343 m TVD et +- 1840 m TVD en saumure saturée.

La cavité sera remplie de saumure saturée (concentration voisine de 314 g/l), à la pression hydrostatique La qualité des eaux continuera d’être surveillée grâce aux puits M1 et M2 implantés dans des aquifères profonds (molasse miocène). Rappelons qu’à ce jour, une seule dérive a été enregistrée et les paramètres de suivi montrent des compositions conformes à tous les usages conventionnels. Les sols seront considérés comme non pollués, tout incident en cours de forage ou d’exploitation ayant donné lieu à une opération de remédiation immédiate. Le contrôle topographique est effectué actuellement à la fréquence biannuelle. Compte-tenu des faibles déformations observées jusqu’à ce jour, les levers seront désormais réalisés tous les 3 ans.



2 . MESURES ENVISAGÉES POUR PRÉVENIR LES

RISQUES DE NUISANCE ET DÉSORDRE DE TOUTE

NATURE

2.1 . Surveillance post-exploitation

Sur une durée de 20 à 30 ans, la cavité continuera d’être auscultée : - Mesure de pression en tête de puits et purges adéquates (Cf. § 3 ci-dessous) ;

vérification annuelle - Contrôle interne par sonar et diagraphies (cavité et casing) tous les 2 ans - Suivi topographique tous les 3 ans

2.2 . Démantèlement des équipements

Au terme de la post-exploitation lorsque l’équilibre thermique sera atteint, les équipements de surface seront démantelés.

- Démontage de la tête de puits; dévissage et levage - Fermeture du puits HA 15 (voir ci-dessous § 2.3) - Déblaiement de la plateforme :

• Enrochements

• Couche de roulement

• Remblai tout venant et canalisations

• Volume de déblais: 1000 m3 environ

2.3 . Fermeture du puits HA 15

• L'objectif est d'isoler la cavité et le puits de tous les horizons géologiques pouvant présenter une sensibilité aux pollutions. Pour ce faire des bouchons de ciment sont mis en place aux emplacements adéquats. Le fluide laissé en place entre les bouchons de ciment sera constitué par de l'eau douce et par des bouchons de boues visqueuses. Les bouchons de ciment n°1 et n°2 permettent d'isoler la caverne des niveaux sus jacents (1230-/1330 m TVD et 1120-1220 m TVD) Le bouchon n°3 isole les niveaux dolomitiques du Chattien des niveaux sableux de I'Aquitano- Chattien (642-742 m TVD) Le bouchon n°4 isole les niveaux sableux de I'Aquitano -Chattien des niveaux sablo gréseux de I'Helvétien supérieur (280-410 m TVD) Les bouchons n°4, 5 (140-270 m TVD) et 6 isolent entre eux au niveau du puits les différents niveaux sablo gréseux de I'Helvétien supérieur et les alluvions quaternaires si celles-ci sont présentes. Le bouchon n°6 isole ces mêmes niveaux de la surface (3-130 m TVD) La configuration du puits après fermeture est présentée sur la coupe ci-contre.



Le mode opératoire est le suivant:

- réalisation d'une diagraphie du cuvelage 9" – 5/8, - pose d'un bouchon mécanique dans le cuvelage au sommet de la caverne, - test du bouchon et du cuvelage à 5 MPa, - pose du bouchon n°1 et attente de prise du ciment, - contrôle de position et de prise du ciment, - renouvellement des opérations de pose des bouchons de ciment, en intercalant

des bouchons visqueux d'assise. Remplacement de la saumure du puits par de l'eau douce,

- coupe et retrait des casings 20", 13" – 3/8, et 9" – 5/8 à 1,2 m sous le niveau du terrain initial,

- pose d'une plaque d'obturation soudée en tête portant les références du puits. Si la qualité de la cimentation des colonnes n'était pas bonne, le programme de bouchage serait adapté et des barrières d'isolation seraient réalisées à l'intérieur du cuvelage et dans les espaces annulaires. En définitive, l'opération de fermeture correspond bien aux objectifs assignés:

- isoler les horizons géologiques entre eux, - isoler l'ouvrage des éventuelles pollutions superficielles, - répondre aux obligations du Règlement Général des industries Extractives

(article 49: Fermeture définitive de puits: mise en place de bouchons de ciment de 50 à 100 m d'épaisseur au droit des murs et des toits des nappes).

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2.4 . Évacuation des matériaux

Les produits minéraux, tous de bonnes qualités géotechniques seront réutilisés sur des chantiers de génie-civil (assises de route ou de plateforme, protections hydrauliques…) Les tubes et canalisations seront dirigés vers une installation de récupération des métaux Les câbles et appareillages électriques seront orientés vers une filière appropriée.

2.5 . Remise en état

L’emprise de la plateforme et de la piste sera remise en état : - apport de 50 cm de terre végétale, - plantation d’essences locales et semis.

2.6 . Procédure

Un dossier de cessation d’activité partielle sera déposé auprès des services de l’Etat pour approbation préalables des mesures prises au vue de l’état des lieux.

2.7 . Coût des mesures

Le coût des mesures de fermeture, de démantèlement et de remise en état est évalué à 1 million d'euros.

3 . IDENTIFICATION ET ÉVALUATION DES RISQUES

RÉSIDUELS

3.1 . Identification des risques à l’origine de nuisances ou désordres

3.1.1 . Rééquilibrage thermique

A l’issue de l’exploitation de la cavité, celle-ci est remplie de saumure. La température de la saumure injectée (en moyenne annuelle autour 12°C) est généralement beaucoup plus froide que celle du massif de sel (de l’ordre de 70°C). Le réchauffement de la saumure au contact du massif de sel va alors entraîner, si la cavité est fermée, une augmentation rapide de la pression (liée à la dilatation thermique de la saumure réchauffée). L’augmentation de la pression à l’intérieur de la cavité peut être, si elle n’est pas maîtrisée, à l’origine de graves nuisances et désordres. Deux risques sont envisageables :



- Le puits rebouché est incapable de rester étanche pour le niveau de pression atteint par la saumure. Celle-ci remonte le long du puits jusqu’à la surface ou vers un horizon perméable sus-jacent, potentiellement aquifère.

- La pression de la saumure étant supérieure à la pression lithostatique, le massif rocheux se fracture. L’invasion de saumure dans les roches encaissantes s’effectue le long des fractures.

Aussi, il est primordial de suivre l’évolution de la pression et la maitriser en purgeant régulièrement la cavité sur dépassement d’un seuil de pression. Cette surveillance et régulation de la pression doivent être réalisées jusqu’à ce que l’équilibre thermique soit à peu près atteint. Ce temps d’attente, long et généralement de l’ordre de 20 à 30 ans, est couvert par la durée de la concession. A titre d’exemple, les données ci-dessous montrent la masse et le volume de saumure évacué lors des purges sur les cavités qui ne sont plus en service : Pour rappel : Les cavités HA1, HA2 et HA3, ne sont plus en service depuis 2007. Les cavités HA4 et HA5 ne sont plus en service depuis 1997 Les cavités HA6 et HA7 ne sont plus en service depuis 2014.

Quantité purgée en tonne

Année Groupe 1 Groupe 2 Groupe 3 Total 1997 HS 0 HS 0 1998 HS 0 HS 0 1999 HS 0 HS 0 2000 HS 0 HS 0 2001 HS 0 HS 0 2002 HS 0 HS 0 2003 HS 0 HS 0 2004 HS 1000 HS 1000 2005 HS 0 HS 0 2006 HS 0 HS 0 2007 HS 2360 HS 2360 2008 1000 0 HS 1000 2009 0 0 HS 0 2010 1400 1400 HS 2800 2011 1700 1200 HS 2900 2012 1169 1200 HS 2369 2013 0 0 HS 0 2014 0 0 0 0



Le graphique ci-dessous donne un graphe tonne et volume par année.

Un bon lissage des purges des puits peut entrainer une meilleure gestion des volumes à purger annuellement. En considérant la moyenne annuelle, sur cette période, il semble possible de collecter 700 m3 de saumure par an soit 100 m3 par puits non utilisé. La capacité de stockage sur la Saline est de 750 + 700 + 270 m3, soit un total de 1720 m3. Cette Saumure pourra être utilisée, soit par envoi directe sur le site du Pont de Claix, via le saumoduc, soit par camion. La société Vencorex, dont Chloralp est une filiale, vend aussi 360 tonnes par an de Saumure. Il pourra être possible de vendre cette saumure depuis la saline.

3.1.2 . Fermeture de la cavité par fluage du sel

Une fois l’équilibre thermique réalisé, les deux phénomènes qui vont régir l’évolution de la cavité sont : - Le fluage du sel qui engendre une convergence des parois de la cavité tendant à

refermer la cavité, - Le perméation du sel qui permet « la fuite » du sel au travers des roches

encaissantes. Ce deuxième phénomène, tendant à contrer les effets du premier, est de bien moindre importance.

Les deux phénomènes peuvent, à long terme, être à l’origine de deux types d’aléas : - des mouvements de la surface du sol (subsidence), - une pollution des eaux souterraines ou superficielles par la saumure.

3.2 . Mesures de suivi de l’évolution de la cavité

Les mesures mises en œuvre pour prévenir les nuisances et désordres pouvant être occasionnés sont récapitulées ci-dessous.

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500

1000

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2000

2500

3000

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Volumes extraits suite à décompression des puits

qui ne sont plus en service

Tonne Volume



Pendant la durée du rééquilibrage thermique : - Suivi de la pression en tête de puits avec évacuation de saumure pour maintenir une

pression correcte, - Suivi de la température de la saumure dans la cavité Pendant l’exploitation et jusqu’au terme de la concession, mesures permettant de caractériser l’état de la cavité et du puits : - Acquisition de données sur les paramètres de fluage du sel, - Mesure de la perméabilité du massif de sel (sel + bancs d’insolubles) nécessitant un

test d’étanchéité sur cavité,

- Connaissance du volume et la géométrie de la cavité par sonar et de son évolution dans le temps. Des contrôles écho-métriques de la forme des cavités sont réalisés à fréquence annuelle. Chaque année une campagne de mesure de la forme des cavités est organisée. Une échométrie de chaque cavité ayant produit significativement dans l’année est réalisée. La cavité HA15 sera incluse dans cette procédure. Chaque année une campagne de mesure de la forme des cavités est organisée. Une échométrie de chaque cavité ayant produit significativement dans l’année est réalisée. La cavité HA15 sera incluse dans cette procédure.

- Le suivi des déformations de la surface du sol au moyen d’un contrôle

topographique. Tous les trois ans une campagne de levers topographiques est réalisée par cheminements successifs de puits en puits afin de contrôler la subsidence engendrée à l’échelle générale par les cavités. Le réseau de levers sera étendu à partir des puits HA13 et HA14 vers le nouveau puits HA15.

- Suivi de la teneur en sel des eaux souterraines de l’aquifère molassique. Ces

analyses, pratiquées semestriellement, permettent de détecter toute augmentation de la teneur en sel qui serait la signature d’une migration de saumure en direction les horizons aquifères sus-jacents.

3.3 . Principaux résultats des simulations numériques de l'abandon des cavités

3.3.1 . Simulation de l’abandon des cavités

Cette étude a été conduite par le cabinet Brouard Consulting durant l'année 2014. Elle est annexée à la présente.

La société Brouard Consulting a été Crée en 1999 par Benoit Brouard (Ecole Polytechnique) – Paris Tech. Avec l’aide et le support du laboratoire de Mécanique des solides de l’école Polytechnique, cette petite société est devenue une référence reconnue mondialement pour ses compétences dans plusieurs domaines. Cette société a initialement effectué des recherches dans le domaine des cavités de sel. Ces cavités peuvent avoir une capacité de plusieurs millions de m3. Elles peuvent servir au stockage de produit liquide, voire de gaz liquéfié à haute pression.



La société Brouard Consulting est une société qui a des compétences uniques et est capable de modéliser des comportements mécaniques, thermiques, hydrauliques et chimiques de ces cavités qui sont souvent interdépendantes. Il lui est généralement demandé de valider ces modèles numériques en développant des essais, ce qui lui est

Les modélisations reposent sur les observations réalisées au droit des cavités de la Saline et divers paramètres mesurées dans le gisement:

Masse volumique du sel: 2200 kg/m3 Masse volumique de la saumure: 1200 kg/m3 Concentration de la saumure saturée: 0,26 Taux moyen d'insolubles: 10 – 20% Gradient géothermique: 1.8 10-2 ° C/m Module de Young (sel): 20 à 26 GPa Coefficient de Poisson (sel): 0,25 à 0,30

Les simulations ont plus particulièrement porté sur l'évolution de la cavité HA 14. Pour celle-ci la pression lithostatique au toit est égale à 34,4 MPa. Une première simulation prend en compte une température de saumure de 35° C en fin d'exploitation. Pour une fermeture en janvier 2015, la cavité ne doit pas être abandonnée avant 2025 au risque de voir la pression de saumure dépasser la pression géostatique. La micro perméation de la saumure ne permet pas de compenser le fluage du sel et les effets de la dilatation thermique. Le débit de saumure à expulser varie d'une vingtaine de m3/j à quelques m3/j. La modélisation a été réitérée pour une température initiale de 45° C. Il subsiste encore un léger dépassement pour un abandon en 2020. La solution sécuritaire réside dans un abandon du doublet en 2030. Si l'on considère une perméabilité du sel égale à 3.10-19 m² (et non plus 3.10-21 m²) avec une fermeture en 2020, la pression atteint un maximum très en dessous de la pression lithostatique vers 2037. Cette ajustement de perméabilité se justifie dans la mesure où:

- le sel d'Hauterives est relativement impur - la perméabilité à l'échelle d'une cavité est généralement plus grande que celle

mesuré à l'échelle d'un découvert - le chenal entre cavité présente une grande surface d'échange complémentaire

3.3.2 . Modélisation Armines 2016

La cavité HA 15 a été modélisée à l’aide du logiciel aux éléments finis VIPLEF d’Armines. La cavité est supposée isolée et présente une symétrie de révolution à axe verticale. Les données géométriques d’entrée sont les suivantes :

- diamètre : 120 m, hauteur : 565 m ; volume total : 5,9 Mm3 - fond : 1900 m de profondeur ; garde de sel : 40 m ; - toit : 1335 m de profondeur ; garde de sel : 70 m



- couches de sel : épaisseur : 225 m (inferieure), 330 m (supérieure) - niveau intercalaire ; épaisseur : 120 m (marnes et anhydrite)

Les caractéristiques mécaniques du sel proviennent de l’étude Sofregaz menée en 1994 sur le gisement de Tersanne. Les propriétés des autres terrains résultent du retour d’expérience d’Armines. La modélisation traduit un lessivage de la cavité en 22 ans, puis un maintien de la pression de saumure durant une période de 100 ans. La perte de volume de la cavité est de 6.7% à la fin du lessivage est atteint 19.8% au bout de 122 ans. La subsidence de la surface au droit de la cavité est de 50 mm à la fin du lessivage, ce qui donne une vitesse moyenne de 2.3 mm/an. Cette valeur est de même ordre de grandeur que les mesures enregistrées au niveau des cavités HA 12 et HA14. Cette subsidence monte à 172 mm à la fin de la période simulée, soit une vitesse moyenne de 1,21 mm/an. La cavité se déforme par extrusion des couches de sel par rapport à l’intercalaire marneux. Ce comportement est dû à la différence de rhéologie entre le sel qui flue de manière notable et les marnes dont la déformation reste dans le domaine élastique. Toutefois l’intercalaire comprend des niveaux salifères et des joints de stratification qui empêchent l’apparition de contraintes de traction ; le régime reste celui de compression triaxiale. La contrainte mineure la plus faible est supérieure à 10 MPa et le sel se trouve dans un domaine (σ min> 3 MPa) où il peut encaisser de grande déformation sans rupture. Le déviateur de contrainte, en particulier en phase de lessivage, reste largement inférieur au seuil du déviateur dilatant de 25 MPa mesuré en laboratoire. La stabilité de la cavité est donc assurée. Les gardes de sel au mur et au toit de la cavité conservent une épaisseur suffisante. La zone latérale d’influence de l’ouvrage s’étend sur une distance de l’ordre de 85 m soit 0,7 fois la diamètre de la cavité. L’épaisseur du pilier à conserver entre deux cavités adjacentes de même diamètre serait au moins de l’ordre de 170 m. ces critères sont très largement respectés au droit du groupe 7. A l’échelle de la Saline, on constate que les cuvettes associées aux différents groupes se rejoignent avec une très faible amplitude (de l’ordre de 20 mm). Bien que les écartements entre cavités au niveau des premiers groupes d'exploitation soient plus faibles que les recommandations préconisées, les conditions de stabilité à l'échelle des cavités et à l'échelle de toute la Saline sont assurées. Cette conclusion est surtout appuyée par les résultats des mesures de subsidence qui montrent que les mouvements de surface sont très limités (vitesses de l'ordre du mm/an, cuvette maximale d'amplitude 74 mm au niveau de la plus grosse cavité HA12, interaction réduite entre les groupes d'exploitation). La Saline étant bordée vers le sud par les stockages de gaz naturel de STORENGY de Tersanne et de Hauterives, les mesures de subsidence sur l'ensemble de la zone couvrant ces trois sites indiquent une interférence très limitée. La ligne commune de subsidence est seulement de 5 mm et reste donc très faible.



3.4 . Recommandations en vue des fermetures

Le cabinet Brouard Consulting a énoncé plusieurs règles permettant d'anticiper et d'optimiser les fermetures. Chloralp, les introduit dans ses protocoles d'essai et d'exploitation :

- mesure de compressibilité de chaque doublet/triplet au moment des purges: mesure de volumes de saumure purgée versus variation de pression associée,

- mesure de température de fond, avec des sondes précises (résolution: 0,02 °C) à laisser en place sur de longues périodes : plusieurs semaines à plusieurs mois,

- enregistrement des montées en pressions sur les puits (précision 0,1% de la pression mesurée).

Dans tous les cas, il est nécessaire de vérifier l'étanchéité des casings et de leur sabot. Ces contrôles nécessaires pour l'expérimentation peuvent également s'avérer fructueux vis-à-vis de la protection des aquifères.

3.5 . Moyens mis en œuvre pour garantir le suivi après fermeture

Le présent paragraphe expose les capacités techniques et financières mises en œuvre pour garantir le suivi de la cavité après sa fermeture pour 15 ans ou plus. Surveillance: Suivi de la pression en tête de puits. Ce point est géré par le personnel de la Saline. Un contrôle de la pression des têtes de puits quand elles sont en saumure est réalisé. Quand celle-ci est trop haute (> 6 Mpa.), le puits est décomprimé. Nous estimons que 30 ans sont nécessaires pour arriver à la stabilité du puits. Les mesures de subsidence au droit de la cavité en cours de fermeture sont réalisées tous les ans et interprétées. Une fois le puits fermé (voir chapitre 3.4), la société Vencorex continuera à faire réaliser les mesures de subsidence pour confirmer la stabilité locale. Ces mesures seront faites tous les trois ans et interprétées pendant une période 15 ans. Ces mesures auront pour objectif, comme il est attendu, de confirmer que la stabilité est bien observée au niveau du puits. En cas de confirmation de stabilité, la société Vencorex cessera les mesures de subsidences si elles ne font pas partie d'un programme plus général de vérification de la stabilité globale de la concession minière. Le cout des mesures pour un puits est d'environ 1 000 € tous les 3 ans. La société Vencorex provisionne tous les ans plus de 100 000 € pour la fermeture de ses puits.



4 . ANNEXES

Annexe 1 : Simulations numériques de l’abandon des cavités salines d’Hauterives - BROUARD CONSULTING - mars 2014

Annexe 2 : Programme de fermeture du puits HA15 – GEOSTOCK – novembre

2015

Annexe 3 : Subsidences Vencorex – Intégration du Puits HA15 – décembre 2015 • Annexe 4 : Stabilité des cavités de dissolution dans la Salien de Hauterives –

ARMINES – Juillet 2016

N

SYSTEME

PLANIMETRIQUE

LAMBERT

ZONE III

LOCAL

SEDUTITLA

avec R

N 26 et R

N 27 supposé fixes

BO

UCLE 1 Suivi Subsidence

RN 26 supposé fixe

RN 27 supposé fixe

avec R

N 23 su

pposé fixe

BOUCLE 2 S

uivi Su

bsidenc

eRN 2

3 suppo

sé fixe

ET CREER U

NE BOUCLE

UNIQUE

INTEGRER L

E NOUVEAU P

UIT HA1

5

PRPOSITION D

E 2 LIA

ISONS POUR

LA PINEE

LES MURETS

LES ROLLANDS

LES GONNETS

LES LOMBARDS - EST

L'ANCIENNE EGLISE

PORTALLIER

LE CHATEAU

LES GIROUX

Section AV

LES MARECHAUX

LE VIVIER

LE VILLAGE

Section AT

COMBESSE - SUD

CHANDOLLAN - OUEST

PIACHE - SUD

Section AW

GOIFFIEUX

LE VILLAGE

DRAVEY

Section AS

LES ROCHES

LES GRANDES VIGNES

PICHIERES

GARENNE

LES BEALS

VIGNAT

FRONT

LA RANQUE

LA SCIE

GROSSET

LE CHATELARD

CHAMP DU BOURG

Section AR

LES MOLIERES

LES ROBERTS

TARAVEL

PLAND

PIACHE - NORD

COMBESSE - NORD

PILE

GRAND - GABOT

Section AX

CHANDOLLAN - EST

Section AY

SECTION BH

LES LOMBARDS

MONTLIVIER

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

1029 RN23

201223

208

213

219 spit

211 piquet fer

205 Antibélier

215

L

K

J

H

G

E

D

BA

T11

Q

P

HA 12

1025

HA 8 (1014)

HA 5 (1008-1009)

HA 4 (1006-1007)

HA 7 (1012-1013)

HA 6 (1010-1011)

HA 1 (1000-1001)

HA 3 (1004-1005)

HA 2 (1002-1003)

HA 9 (1015-1016)

HA 11 (1019-1020)

HA 10 (1017-1018)

HA 14 (1026-1027)

HA 13 (1023-1024)Borne 28

Borne 29

Borne 30

Borne 31

Borne 17

Borne 18 Borne 19

NBorne 21

Borne 26

Borne 20

Borne 16 Borne 9Borne 8

Borne 7

Borne 6

Borne 22Borne 12

Borne 13

Borne 24

Borne 10 Borne 11

Borne 25

Borne 05

Borne 04

Borne 03

Borne 02

Borne 01

R

220 - RN44

RN27

RN26

FUTUR HA 15

Borne

Echelle 1/10000

DATE ORDRE NATURE DES TRAVAUX RESPONSABLEDESSININDICE

N/Réf : 00955 0026 A01

Réf fichier : salins-subsidence-pj-ca.dgn

Commune de HAUTERIVES

SUBSIDENCES VENCOREX

Intégration Projet HA15

Plan topographique

Echelle : 1/10000

17/12/15 VENCOREX A Etablissement du plan FFO F.FOLLET

101 rue du Temple 75003 Paris – France Tél. : +33 / (0)6 09 04 37 33 http://www.Brouard–Consulting.com Contact@Brouard–Consulting.com

Simulations numériques de l’abandon des cavités salines

d’Hauterives

BROUARD CONSULTING

101 rue du Temple 75003 Paris FRANCE

27 mars 2014

2

SOMMAIRE

NOMENCLATURE ................................................... ................................................... ............................ 3

1. INTRODUCTION ................................................... ................................................... ........................ 4

2. SCÉNARIO D’ABANDON ................................................... ............................................................... 4

3. DONNÉES DISPONIBLES À HAUTERIVES ................................................... ........................................ 4

3.1 INTRODUCTION ................................................... ................................................... ...................................... 4 3.1 VOLUMES DE SEL PRODUITS ................................................... ................................................... ..................... 5 3.2 SONARS ................................................... ................................................... ................................................ 7 4. MODÉLISATION DU DOUBLET HA13‐HA14 ................................................... ................................... 8

4.1 INTRODUCTION ................................................... ................................................... ...................................... 8 4.2 GEOMETRIES CONSIDEREES ................................................... ................................................... ...................... 8 4.3 STRATIGRAPHIE ................................................... ................................................... ...................................... 8 4.4 TEMPERATURE NATURELLE DU MASSIF ................................................... ................................................... ....... 8 4.5 CALCUL DE L’EVOLUTION DE LA TEMPERATURE DANS HA13 ................................................... ........................... 10 4.6 CALCUL DE L’EVOLUTION DE LA TEMPERATURE DANS HA14 ................................................... ........................... 12 4.7 FLUAGE DU SEL D’HAUTERIVES ................................................... ................................................... ............... 12 4.8 STRATIGRAPHIE ‐ DENSITES DES COUCHES DE ROCHES ................................................... .................................... 14 4.9 PERMEABILITE DU SEL D’HAUTERIVES ................................................... ................................................... ...... 14 4.10 COMPRESSIBILITE DU DOUBLET HA13‐HA14 ................................................... ............................................ 14

4.10.1 Estimation théorique ................................................... ................................................... .......... 14 4.10.2 Estimation à partir de la mesure sur HA4‐HA5 ................................................... ..................... 15

4.11 CALCUL DE L’EVOLUTION DE LA PRESSION DANS LE DOUBLET HA13‐HA14 ................................................... ..... 15 4.11.1 Phénomènes en jeu ................................................... ................................................... ............ 15 4.11.2 Fluage équivalent du doublet ................................................... ................................................ 17 4.11.3 Perméation équivalente du doublet ................................................... ...................................... 17 4.11.4 Historique de pression pris en compte pour les calculs ................................................... ......... 17 4.11.5 Calcul avec une température de 35°C en fin d’exploitation ................................................... .. 17 4.11.6 Calcul avec une température de 45°C en fin d’exploitation ................................................... .. 21 4.11.7 Calcul avec une perméabilité de 3×10‐20 m² ................................................... .......................... 24 4.11.8 Calcul avec une perméabilité de 2×10‐19 m² ................................................... .......................... 26

5. CONCLUSIONS ET RECOMMENDATIONS ................................................... .................................... 27

5.1 CONCLUSIONS PRINCIPALES ................................................... ................................................... .................... 27 5.2 RECOMMANDATIONS ................................................... ................................................... ............................ 27 6. RÉFÉRENCES ................................................... ................................................... ........................... 29

3

NOMENCLATURE Symboles latins

SYMBOLE DESCRIPTION UNITÉS

A Paramètre de la loi de Norton–Hoff /MPan/an foisC Coefficient de foisonnement ―

selE Module d’Young du sel GPa

selK Perméabilité intrinsèque du sel m² n Paramètre de la loi de Norton–Hoff ―

Q R Paramètre de la loi de Norton–Hoff K Vsel Volume total de sel dissous dans la cavité m3

excV Volume total excavé m3

extV Volume de sel extrait de la cavité m3

Vfois Volume occupé par les insolubles foisonnés au fond de la cavité m3

13HAV Volume de saumure libre dans HA13 m3

14HAV Volume de saumure libre dans HA14 m3 libre

sV Volume de saumure libre dans la cavité m3 ins

sV Volume de saumure libre dans les insolubles m3 ins

selV Volume de sel dissous dans la saumure piégée dans les insolubles m3

libre

selV Volume de sel dissous dans le volume libre de saumure m3

insV Volume occupé par les insolubles m3 Symboles grecs

SYMBOLE DESCRIPTION UNITÉS

s Coefficient d’expansion thermique de la saumure /°C

s Coefficient de compressibilité de la saumure /MPa

c Coefficient de la cavité (contenant) /MPa V Compressibilité de la cavité m3/MPa Déformation uniaxiale ―

s Viscosité dynamique de la saumure Pa.s

c Coefficient de Poisson de la couverture ―

sel Coefficient de Poisson du sel ―

ins Taux d’insolubles ―

c Masse volumique moyenne de la couverture kg/m3

sel Masse volumique moyenne du sel kg/m3 Contrainte déviatorique MPa

4

1. INTRODUCTION

Vencorex a demandé à Brouard Consulting de réaliser des simulations numériques de l’abandon des cavités d’Hauterives de manière à préciser les scénarios à envisager et à déterminer des ordres de grandeur. Ces simulations ont été réalisées avec le logiciel LOCAS qui est un code aux éléments finis 2D axisymétrique développé par Brouard Consulting. LOCAS permet de simuler à court, moyen et long terme le comportement des cavités salines, il permet de prendre en compte les phénomènes physiques de différentes nature mis en jeu, ces phénomènes étant plus ou moins fortement couplés.

2. SCÉNARIO D’ABANDON

Il existe une abondante littérature sur l’abandon des cavités salines (voir Références). Les experts s'accordent le plus souvent sur le scénario général suivant : si la caverne, au moment de sa fermeture et de son abandon, contient du fluide (de la saumure, en général), la pression de ce fluide augmentera au cours du temps en raison de la réduction de volume de la caverne associée au fluage du sel et de l'expansion du fluide provoquée par son réchauffement (en effet, dans la plupart des cas envisageables, l'équilibre thermique avec le massif rocheux n'est pas réalisé au moment de la fermeture). On peut montrer que cet accroissement de pression conduit à un risque de fracturation dans les cavernes de grande hauteur en raison de l'écart de densité entre la saumure et le sel : la variation du volume global de la caverne s'annule quand la pression moyenne est en équilibre avec la pression des terrains ; mais alors, en raison de l'écart des densités respectives du sel et de la saumure, la pression de la saumure présente un excès dans la partie sommitale, où existent donc les conditions d'une fracturation naturelle. Ce type d'analyse néglige toutefois l'effet favorable de la perméabilité de la formation salifére, qui permet une certaine perméation de la saumure contenue dans la caverne vers le massif rocheux. Cette perméation peut diminuer significativement la pression finale régnant dans la caverne, comme cela a pu être démontré par plusieurs essais in situ (Bérest et al., 2013).

3. DONNÉES DISPONIBLES À HAUTERIVES

3.1 Introduction Les données actuellement disponibles concernant les cavités d’Hauterives sont relativement peu nombreuses. Pour beaucoup de cavités on ne dispose pas de sonars récents, on ne connait pas la compressibilité ni la température de la saumure. De plus, les formes des chenaux entre cavités sont inconnues. Dans ces conditions, dans la suite on cherchera plutôt des ordres de grandeur en se basant comme exemple sur le cas du doublet HA13‐HA14 pour lequel on dispose de données relativement cohérentes. On réalisera des tests de sensibilité en considérant différents scénarios.

5

3.1 Volumes de sel produits

Le Tableau 1 donne le dernier bilan disponible concernant le volume total de sel extV extrait de chaque cavité.

Groupe Cavité Volume de sel

produit extV (m3) Total (m3)

1

HA1 442 000 1 618 000 HA2 945 000

HA3 231 000

2 HA4 990 000

1 424 000 HA5 434 000

3 HA6 973 000

1 221 000 HA7 248 000

4 HA8+9 876 000 876 000

5 HA10 83 000

2 442 000 HA11 677 000 HA12 1 682 000

7 HA13 462 000

1 130 000 HA14 668 000

TOTAL 8 711 000 Tableau 1 – Volumes de sel extraits de chaque cavité.

Volume excavé Le volume total de sel excavé excV se décompose en plusieurs parties :

Le volume de sel extrait extV qui a été comptabilisé, c’est‐à‐dire le volume de sel solide contenu dans la saumure extraite en surface.

Le volume de sel dissous contenu dans le volume libre de saumure libre

selV Le volume de sel dissous contenu dans le volume de saumure piégée dans les

insolubles ins

selV libre ins

exc ext sel selV V V V (1) Volumes de sel dissous Les volumes de sel solide dissous contenu dans la saumure libre et contenu dans la saumure piégée dans les insolubles sont :

libre libres s

sel s

sel

cV V (2)

ins inss s

sel s

sel

cV V (3)

6

où libre

sV et ins

sV sont respectivement les volumes de la saumure libre et de celle piégée dans les

insolubles ;31200s kg/m est la masse volumique de la saumure, 0,26sc est la concentration de

la saumure saturée et 32200sel kg/m est la masse volumique du sel. Volume des insolubles On note ins le taux moyen d’insolubles contenus dans la formation géologique. Le volume total des insolubles (fraction solide) au fond de la cavité est alors : ins ins excV V (4) Foisonnement des insolubles

On appelle foisC le coefficient de foisonnement et foisV est le volume occupé par les insolubles

foisonnés dans le fond de la cavité est alors : ins libre

fois ins s fois ins exc sV V V C V V V (5)

Volumes de saumure D’après (4) et (5) : 1 ins

s fois ins excV C V (6)

1 libre

s fois ins excV C V (7)

Avec (1), (2) et (3) on peut calculer le volume de saumure libre en fonction du volume de sel extrait :

,

, 1 1 1

libre

s ext fois

s sfois fois ins ins

sel

V V C

cC C

(8)

représente alors le rapport entre le volume « vu » par le sonar et le volume de sel solide extrait. Les valeurs du taux d’insolubles et du coefficient de foisonnement peuvent varier beaucoup d’un site à un autre. A Manosque par exemple, on a 15%ins et 2.foisC Avec ces valeurs, on a 0,8.

George et Laporte (1976) indiquent pour les deux séries salifères d’Hauterives un taux moyen d’insolubles compris entre 10% et 20%.

7

3.2 Sonars Le Tableau 2 donne les volumes de saumure libre libre

sV mesurés lors des derniers sonars réalisés par Socon. On obtient des valeurs très dispersées du rapport , même si on retrouve des valeurs proches sur certaines cavités. Il est raisonnable de penser que le taux moyen d’insolubles à Hauterives est supérieur à 15% et on peut considérer que la valeur 2 3 obtenu pour HA4 et HA12 est une valeur moyenne admissible.

Groupe Cavité Date sonar Volume de saumure

libre libre

sV (m3) libre

s extV V

1

HA1 HA2 23/04/2007 16374 0,02 HA3

2 HA4 27/11/2001 668 112 0,67 HA5 1987 200 000

3 HA6 29/05/2013 19482 0,02 HA7 06/11/1995 49789 0,20

4 HA8 29/11/1994 395 002

0,92 HA9 21/09/2007 407 156

5 HA10 03/06/2013 3428 0,04 HA11 09/11/1992 510 114 0,75 HA12 28/05/2013 1 133 272 0,67

7 HA13

30/09/2004 234 510 0,51 30/05/2013 495161

HA14 31/05/2013 508 622 0,76 Tableau 2 – Volumes de saumure libre mesurés lors des derniers sonars.

1 Mesure partielle.

8

4. MODÉLISATION DU DOUBLET HA13‐HA14

4.1 Introduction On considère comme exemple le doublet HA13‐HA14 pour lequel les données disponibles sur les volumes sont relativement cohérentes. On calculera tout d’abord l’évolution de la température dans la cavité HA13 avant de modéliser ensuite l’ensemble du doublet HA13‐HA14. 4.2 Géométries considérées Pour HA13 on considère un volume de saumure libre V HA13 308 000 m3 correspondant aux deux tiers du volume de sel produit (462 000 m3). D’après la forme actuelle relativement cylindrique de cette cavité, on peut considérer un rayon moyen 13 4HAR 0,1 m, et une hauteur 13 61HAH m (entre 1750 m et 1811 m de profondeur sous la surface du sol). Pour HA14 on considère un volume de saumure libre V HA14 508 622 m3 correspondant au volume mesuré par Socon en mai 2013. En prenant une forme cylindrique verticale, on peut considérer une hauteur 14 162HAH m (entre 1564 m et 1726 m), soit un rayon moyen 14 31,6HAR m. 4.3 Stratigraphie Pour les calculs numériques on considère une stratigraphie simplifiée comprenant deux couches :

Une couverture de 0 à 1100 m Une couche de sel de 1100 à 2500 m

La Figure 1 représente la cavité HA13 et la stratigraphie simplifiée prise en compte. 4.4 Température naturelle du massif On considère que la formation salifère a une conductivité thermique moyenne de 6,1 W/m‐°C et que le gradient vertical de température y est de 1,8×10‐2 °C/m. On considère une conductivité moyenne de 3 W/m‐°C pour la couverture, d’où on déduit un gradient vertical moyen de température de 3,7×10‐2 °C/m pour assurer la continuité du flux de chaleur géothermique. On considère une température moyenne de surface de 15°C de manière à avoir une température de l’ordre de 68°C à 1800 m. La Figure 2 représente ainsi le profil vertical naturel de température pris en compte pour les calculs.

9

Figure 1 – Cavité HA13 et stratigraphie simplifiée.

10

Figure 2 – Profil vertical naturel de température dans le massif.

4.5 Calcul de l’évolution de la température dans HA13 Faute de données plus précises, on considère que la température de la saumure dans la cavité HA13 est de 35°C au moment de l’arrêt du lessivage. La température naturelle du massif à la profondeur moyenne de HA13 (1780 m) est de 67,5°C suivant le profil de la Figure 2, d’où un écart de 32,5°C à résorber. La Figure 3 représente l’évolution calculée de la température dans HA13 entre 1998 et 2052. Cette température est supposée homogène à tout instant dans la cavité sous l’effet de la convection naturelle. Le lessivage de la cavité ayant commencé en 1998, on a supposé une diminution linéaire de la température entre la température géothermique à la profondeur moyenne (67,5°C à 1780 m) en janvier 1998 et une température de 35°C en mai 2013. La température augmente ensuite très lentement pour tendre vers la température géothermique à la profondeur moyenne. On a supposé que la cavité était fermée définitivement le 1er janvier 2015. La Figure 4 représente l’évolution de la vitesse de la température. La Figure 5 donne l’évolution de l’expansion thermique de la saumure après abandon le 1er janvier 2015 ; on a pris en compte un coefficient d’expansion thermique de la saumure 44,4 10s /°C.

11

Figure 3 – Evolution calculée de la température dans la cavité HA13.

Figure 4 ‐ Evolution calculée de la vitesse de la température dans la cavité HA13.

12

Figure 5 – Evolution de l’expansion thermique de la saumure dans HA13 après abandon.

4.6 Calcul de l’évolution de la température dans HA14 La Figure 6 représente la cavité HA14 et la stratrigraphie simplifiée. On considère arbitrairement que la température dans la cavité HA14 est également de 35°C au moment de l’arrêt du lessivage. La température naturelle du massif à la profondeur moyenne de HA14 (1645 m) est de 65,1°C suivant le profil de la Figure 2, d’où un écart de 30,1°C à résorber pour HA14. La Figure 7 représente l’évolution calculée de la température dans HA14 entre 1998 et 2052. 4.7 Fluage du sel d’Hauterives Le sel présente un comportement élasto‐visco‐plastique. Pour modéliser le comportement à long terme, on considèrera la loi de fluage de Norton‐Hoff dont la formulation uniaxiale (à l’échelle d’une éprouvette de sel) est la suivante : exp nA Q RT (9) où ( , ,A n Q R ) sont les trois paramètres de la loi. Le jeu de paramètres qui est utilisé par Storengy pour le site voisin de Tersanne est le suivant : 50,5 5 4100A n Q R /MPa /an K (10)

13

Pour l’élasticité du sel, on prendra en compte les paramètres suivants qui sont également utilisés par Storengy (Fauveau et Le Bitoux, 1986) : 20 0,25sel selE GPa (11)

Figure 6 – Cavité HA14 et stratigraphie simplifiée.

14

Figure 7 ‐ Evolution calculée de la température dans la cavité HA14.

4.8 Stratigraphie ‐ Densités des couches de roches On considère que les deux couches ont une densité moyenne de 2,2. La pression géostatique (poids des terrains) est alors de 35,5 MPa à la profondeur moyenne de HA14 (1645 m) et de 33,8 MPa au toit de la cavité (1564 m). Quand la pression de la saumure au toit de la cavité atteint la pression géostatique, la pression à la profondeur moyenne est alors de 34,7 MPa. 4.9 Perméabilité du sel d’Hauterives En réinterprétant des essais d’étanchéité réalisés par Gaz de France avant lessivage sur les puits de Tersanne, Brouard et al. (2001) ont obtenu des valeurs de la perméabilité moyenne du sel de Tersanne de l’ordre de 21 22 10 .selK m 4.10 Compressibilité du doublet HA13‐HA14

4.10.1 Estimation théorique La compressibilité V d’une cavité pleine de saumure est le rapport V P entre un volume injecté ou soutiré V et la variation de pression concomitante .P Elle s’exprime : libre

s c sV V (12)

15

où 42,65 10s /MPa est le coefficient de compressibilité du contenu de la cavité, à savoir ici de la saumure saturée, 40,86 10c /MPaest le coefficient de compressibilité du contenant (sel) quand on considère une cavité cylindrique avec les paramètres élastiques donnés en (11). Dans le cas d’un doublet, faute de disposer d’une mesure de la compressibilité, on peut faire une estimation en supposant qu’on peut ajouter les compressibilité en se basant sur les volumes connus : V V V HA13‐HA14 HA13 HA14 (13)

Avec V HA13 308 000 m3 et V HA14 508 622 m3, on obtient la compressibilité du doublet : 287V 3

HA13‐HA14 m /MPa (14) Cette valeur correspond à un minorant, d’une part parce qu’elle suppose une forme parfaitement cylindrique des deux cavités, et surtout d’autre part parce ce qu’elle ne tient pas compte du chenal entre les cavités qui est partiellement rempli d’insolubles.

4.10.2 Estimation à partir de la mesure sur HA4‐HA5 Une mesure de compressibilité a été réalisée sur le doublet HA4‐HA5 en 2005 (Bérest et al., 2005). On a obtenu la compressibilité suivante : 675V 3

HA4‐HA5 m /MPa (15) Au moment de cet essai, on estimait que le volume libre de saumure était de 868 000 m3 pour l’ensemble des deux cavités HA4 et HA5 et que le volume du chenal entre les cavités était d’environ 150 000 m3. Pour HA4‐HA5, le rapport entre la compressibilité mesurée et le volume total de saumure libre était alors : 47,8 10 HA4‐HA5 /MPa (16)

En considérant ce même coefficient de compressibilité, on aurait pour la compressibilité du doublet HA13‐HA14 la valeur suivante : 635V 3

HA13‐HA14 m /MPa (17) C’est‐à‐dire plus du double de l’estimation minorante précédente. On retiendra cette valeur pour les simulations numérique présentées ci‐après. 4.11 Calcul de l’évolution de la pression dans le doublet HA13‐HA14

4.11.1 Phénomènes en jeu On considère la forme de la cavité HA14 seule (Figure 6) à laquelle on affecte la compressibilité du doublet estimée précédemment (635 m3/MPa). L’évolution de la pression dans la cavité fermée dépend de plusieurs contributions :

la fermeture de la cavité sous l’effet du fluage du sel,

16

l’expansion thermique de la saumure dans HA14, l’expansion thermique de la saumure dans HA13 (Figure 5), la micro‐perméation de la saumure, la dissolution complémentaire de la saumure quand la pression et la température

augmentent. La vitesse de variation de la pression P dans HA13 et HA14 (même vitesse car les deux cavités sont supposées être connectées de manière permanente par le chenal) peut s’écrire sous la forme :

13 13 13

13

14 14 14

14

HA HA HA

HA cr th perm

HA HA HA

HA cr th perm

V P Q Q Q

V P Q Q Q

(18)

où 13HA

crQ est la vitesse de perte de volume par fluage de la cavité HA13, 13HA

thQ est l’expansion thermique de la saumure dans HA13 (expansion virtuelle car elle est bloquée, d’où une augmentation de pression associée) et 13HA

permQ est le débit de perméation de la saumure vers le massif

dans cette même cavité. En ajoutant les deux termes précédents, on obtient l’équation globale pour le doublet :

13 14

13 14 13 13 14 14

13 14

13 14

...HA HA

HA fl HA fl s HA HA HA HA

HA HA

HA perm HA perm

V P V V V T V T

S q S q

HA13‐HA14

(19)

où 13HAV et 14HAV sont les volumes de saumure libre dans HA13 et HA14, 13HA

fl et 14HA

fl sont les

vitesses de déformation des deux cavités par fluage, 13HAT et 14HAT sont les vitesses de variation de la température de la saumure dans les deux cavités, 13HAS et 14HAS sont les surfaces des parois des deux cavités, et enfin 13HA

permq et 14HA

permq sont les débits surfaciques de perméation dans les deux cavités, le

débit surfacique (m/s) s’écrivant : perm sel sq K P (20)

où 310s Pa.s est la viscosité dynamique de la saumure saturée et P est le gradient de pression. Pour les calculs suivants on négligera les déformations du chenal entre les deux cavités dont on ne connait pas la géométrie ; on négligera également la dilatation thermique et la perméation vers le massif de sel de la saumure piégée dans les insolubles. On a pu déjà calculer séparément les termes thermiques 13 13s HA HAV T (Figure 5) et 14HAT (Figure 7).

17

4.11.2 Fluage équivalent du doublet Une difficulté vient du fait que les termes 13HA

fl et 14HA

fl dépendent de l’histoire de la pression dans

les deux cavités qu’on ne peut pas connaître a priori car le problème est fortement couplé. Pour contourner ce problème, pour le calcul sur la cavité HA14 seule, on corrige le paramètre A de la loi de fluage en tenant compte des volumes des deux cavités :

13 14

14

HA HA

HA

V VA A

V

(21)

ou encore : 1,61A A (22) On prendra ainsi 50,8A /MPa /an.

4.11.3 Perméation équivalente du doublet De la même manière, les termes 13HA

permq et 14HA

permq dépendent de l’histoire de la pression dans les deux

cavités et également de leurs surfaces, on corrigera la perméabilité du sel pour les calculs sur HA14 seule de la manière suivante :

13 14 13 13 14 14

14 14 14

HA HA HA HA HA HAsel sel sel

HA HA HA

S S R H R HK K K

S R H

(23)

où 13HAR 40,1 m, 13 61HAH m, 14 31,6HAR m, 14 162HAH m,d’où la perméabilité équivalente : 1,48sel selK K (24) C’est‐à‐dire que dans le cas de référence on prendra une perméabilité 213 10selK m².

4.11.4 Historique de pression pris en compte pour les calculs Le lessivage du doublet HA13‐HA14 ayant débuté en 1998, on considère que la période de lessivage correspond à une diminution linéaire de la pression dans la caverne dont la forme est celle de 2013 depuis une valeur de 35,5 MPa, correspondant à la pression géostatique (poids des terrains) à la profondeur moyenne de la cavité (1645 m), jusqu’à une valeur de 19,4 MPa fin mai 2013 (au moment du dernier sonar) correspondant au poids d’une colonne de saumure saturée (pression halmostatique). Ensuite la pression est supposée être maintenue constante jusqu’au moment de la fermeture définitive (période d’attente).

4.11.5 Calcul avec une température de 35°C en fin d’exploitation Sur la Figure 8 on a réalisé des calculs en considérant plusieurs scénarios d’abandon. A chaque fois on a supposé un arrêt du lessivage en mai 2013 puis une période d’attente plus ou moins longue, avec la tête de puits maintenue ouverte, avant fermeture définitive. On peut constater que dans chaque cas la pression dans la cavité augmente assez rapidement dans le doublet sous les effets cumulés du fluage du sel et de l’expansion thermique de la saumure. Dans les cas où la cavité est abandonnée entre janvier 2015 et janvier 2025, la pression de la saumure au toit de la cavité (à une profondeur de

18

1564 m) finit plus ou moins rapidement par atteindre et dépasser la pression géostatique. La ligne magenta discontinue sur la Figure 8 correspond à la pression moyenne (34,70 MPa à mi‐hauteur) de la cavité HA14 telle que la pression au toit est égale à la pression géostatique (33,75 MPa) ; quand ce niveau de pression est atteint il y a risque de fracturation hydraulique et de remontée de saumure saturée vers des niveaux sus‐jacents.

Figure 8 – Evolutions calculées de la pression moyenne dans la cavité HA14 suivant

plusieurs scénarios d’abandon (saumure supposée à 35°C en mai 2013). La Figure 9 représente l’évolution des débits contribuant à l’augmentation de la pression dans le doublet HA13‐HA14 dans le cas où le doublet est fermé et abandonné en janvier 2015. Au moment de la fermeture, c’est la perte de volume par fluage du sel qui provoque la plus grande part de l’augmentation de pression. Dans ce scénario, même à haute pression, la micro‐perméation de la saumure n’a pas un effet suffisant pour empêcher la pression d’atteindre et de dépasser rapidement la pression géostatique. Pendant la période d’attente entre la fin de l’exploitation (mai 2013 ici) et la date de fermeture (janvier 2015), on a supposé par souci de simplification que la pression est constante dans la cavité. Cela pourrait correspondre à laisser la tête de puits ouverte en dégorgement (toute la saumure expulsée est immédiatement évacuée). Dans la réalité, il est probable qu’on laissera la pression monter naturellement pendant quelques mois ou années et que des purges seront réalisées de temps en temps pour ramener à zéro la pression en tête de puits. L’hypothèse faite d’une pression constante pendant cette période ne change pas significativement l’évolution ultérieure de la pression quand la cavité est définitivement fermée.

19

La Figure 10 donne l’évolution du débit de saumure naturellement expulsé du doublet HA13‐HA14 pendant la période d’attente entre la fin du lessivage (supposé fin mai 2013) et la date de fermeture définitive (janvier 2015) ; ce débit correspond à la perte de volume par fluage et à l’expansion thermique de la saumure, il est de l’ordre d’une cinquantaine de mètre cube par jour, soit 20 mois × 30 jours × 50 m3/jour = 30 000 m3 au total. La Figure 11 représente l’évolution du débit total, c’est‐à‐dire la somme des débits associés à tous les effets pris en compte (perte de volume par fluage, expansion thermique de la saumure, perméation, dissolution complémentaire), conduisant à la variation de volume dans HA13‐HA14 après fermeture, toujours dans le cas où le doublet est abandonné en janvier 2015. La Figure 12 donne l’évolution calculée de la pression moyenne dans la cavité HA14 dans le cas où le doublet est abandonné en janvier 2030. La pression atteint vers 2100 un maximum qui se trouve au dessous de la pression géostatique au toit de la cavité ; ensuite la pression diminue lentement sous l’effet du fluage et de la micro‐perméation et tend vers une pression d’équilibre.

Figure 9 – Evolutions des débits contribuant à l’augmentation de la pression dans le doublet HA13‐

HA14 dans le cas où le doublet est abandonné en janvier 2015.

20

Figure 10 ‐ Evolution du débit de saumure expulsé de HA13‐HA14 pendant la période d’attente

avant fermeture (juin 2013 – janvier 2015).

Figure 11 – Evolution du débit total conduisant à la variation de volume dans HA13‐HA14 dans le

cas où le doublet est abandonné en janvier 2015.

21

Figure 12 ‐ Evolution calculée de la pression moyenne dans la cavité HA14 dans le cas où le doublet est abandonné en janvier 2030 (saumure supposée à 35°C en mai 2013).

4.11.6 Calcul avec une température de 45°C en fin d’exploitation On considère maintenant une variante du calcul dans lequel l’écart de température est plus petit au moment de l’arrêt de l’exploitation. Pour les calculs précédents on avait considéré une température de 35°C de la saumure dans HA13 et HA14 au moment de la fermeture, maintenant on considère une température de 45°C. La Figure 13 représente l’évolution de la température dans HA13 avec une saumure à 45°C au moment de l’arrêt de l’exploitation (toujours supposé être en mai 2013). La Figure 14 donne l’évolution correspondante de l’expansion thermique de la saumure dans HA13 après abandon au 1er janvier 2015 ; le débit correspondant est plus petit que dans le cas précédent, d’un rapport proportionnel à l’écart de température à la température géothermique en fin d’exploitation (30°C d’écart dans le cas de référence et 20°C dans ce cas‐ci, soit une expansion thermique 33% plus faible dans ce second cas). Comme précédemment, sur la Figure 15 on a réalisé des calculs en considérant plusieurs scénarios d’abandon. A chaque fois on a supposé un arrêt du lessivage en mai 2013 puis une période d’attente plus ou moins longue, avec tête de puits ouverte, avant fermeture définitive. La Figure 16 montre que, toutes choses égales par ailleurs, si la température de la saumure dans les deux cavités est de 45°C en mai 2013, alors on peut fermer et abandonner le doublet en janvier 2025. Dans ce cas la pression atteindra un maximum vers 2090.

22

Figure 13 – Evolution calculée de la température dans la cavité HA13.

Figure 14 – Evolution de l’expansion thermique de la saumure dans HA13 après abandon.

23

Figure 15 – Evolutions calculées de la pression moyenne dans la cavité HA14 suivant plusieurs

scénarios d’abandon (saumure supposée à 45°C en mai 2013).

Figure 16 ‐ Evolution calculée de la pression moyenne dans la cavité HA14 dans le cas où le doublet est abandonné en janvier 2030 (saumure supposée à 45°C en mai 2013).

24

4.11.7 Calcul avec une perméabilité de 3×10‐20 m² La valeur de la perméabilité du sel considérée jusque‐là (3×10‐21 m²) est probablement un minorant de la perméabilité moyenne à l’échelle des cavités, plusieurs arguments vont dans ce sens :

La perméabilité à l’échelle d’une cavité est généralement plus grande que celle mesurée à l’échelle d’un découvert (Bérest et al., 1998). Hévin et Rousset (2013) ont calé une valeur de 10‐20 m² pour une cavité du site de Tersanne voisin.

Le sel d’Hauterives est relativement impur. On a pas tenu compte de la perméation éventuelle au niveau du chenal entre les deux

cavités qui représente probablement une grande surface d’échange supplémentaire. Sur la Figure 17 on a donc réalisé de nouvelles simulations numériques, en reprenant un température de saumure à 35°C en mai 2013, mais cette fois‐ci en considérant une perméabilité moyenne de 3×10‐20 m², soit un ordre de grandeur plus grande que précédemment. L’effet d’une plus grande perméabilité de la formation est similaire à celui d’une plus petite température de la saumure au moment de la fermeture, à savoir qu’il permet un abandon plus précoce. Néanmoins, même avec cette perméabilité relativement grande, on ne peut pas envisager la fermeture et l’abandon du doublet HA13‐HA14 avant 2025. Dans le cas d’une fermeture en 2025, l’évolution calculée de la pression jusqu’à 2300 est donnée sur la Figure 18. La pression atteint un maximum, inférieur à la pression géostatique au toit de la cavité, vers 2070 et ensuite la pression diminue très lentement vers une pression d’équilibre de l’ordre de 32,5 MPa, soit 3 MPa (30 bars) sous la pression pour laquelle il y a un risque de fracturation hydraulique.

25

Figure 17 – Evolutions calculées de la pression moyenne dans la cavité HA14 suivant

plusieurs scénarios d’abandon (saumure supposée à 35°C en mai 2013 et perméabilité du sel égale à 3×10‐20 m²).

Figure 18 ‐ Evolution calculée de la pression moyenne dans la cavité HA14 dans le cas où le doublet

est abandonné en janvier 2025 (saumure supposée à 35°C en mai 2013 et 3×10‐20 m²).

26

4.11.8 Calcul avec une perméabilité de 2×10‐19 m² On peut raisonnablement imaginer que la formation autour du doublet présente une perméabilité moyenne encore plus grande, c’est pourquoi on a réalisé une nouvelle simulation en considérant cette fois‐ci une perméabilité de 2×10‐19 m² qui correspond à l’ordre de grandeur de la perméabilité déduite des essais d’abandon réalisés sur la cavité SPR2 du site de Carresse (Bérest et al., 2009). Pour ce nouveau calcul on considère toujours que la température dans chaque cavité est de 35°C en mai 2013 et on réalise une simulation en supposant le doublet fermé et abandonné en janvier 2020. La Figure 19 donne l’évolution calculée de la pression jusqu’à environ 2300. La pression atteint un maximum très au dessous de la pression géostatique, excluant tout risque de fracturation, vers 2037. Ensuite la pression diminue lentement pour tendre vers une pression d’équilibre de l’ordre de 31 MPa à mi‐hauteur.

Figure 19 ‐ Evolution calculée de la pression moyenne dans la cavité HA14 dans le cas où le doublet

est abandonné en janvier 2020 (saumure supposée à 35°C en mai 2013 et 2×10‐19 m²).

27

5. CONCLUSIONS ET RECOMMENDATIONS

5.1 Conclusions principales Les données précises disponibles pour le site d’Hauterives sont peu nombreuses. On s’est alors attaché à chercher des ordres de grandeurs en considérant l’exemple du doublet HA13‐HA14 et en prenant en compte différents scénarios. Ce doublet est un des plus récents du site et est sans doute un de ceux qui devra être abandonné en dernier ; les simulations numériques réalisées montrent qu’on ne pourra pas fermer et abandonner ce doublet HA13‐HA14 avant au mieux 2020. Les scénarios d’abandon quit ont été considérés sont similaires : une fois le puits cimenté, la pression dans le doublet/triplet va augmenter lentement sous l’effet du fluage et de l’expansion thermique de la saumure. Suivant la date de fermeture et la valeur de la perméabilité moyenne de la formation, la pression va augmenter et atteindre un maximum après plusieurs années ou dizaines d’années, puis elle diminuera ensuite lentement pour tendre vers une pression finale pour laquelle le fluage et la perméation s’équilibrent. L’autorisation d’abandon ne sera vraisemblablement délivrée par l’Administration que s’il peut être démontré que la pression dans les cavité n’atteindra jamais un niveau pour lequel un risque de fracturation hydraulique est à envisager ; c’est pourquoi il parait nécessaire de bien modéliser le comportement de chaque doublet/triplet et d’éventuellement vérifier le scénario retenu sur au moins un d’entre eux. Pour résumer, la date à laquelle on peut envisager la fermeture définitive d’un doublet/triplet dépend de 3 paramètres principaux qui sont :

Sa compressibilité La température de la saumure dans la chaque cavité au moment de la fermeture. La perméabilité moyenne de la formation autour de chaque cavité.

La compressibilité et les températures peuvent être mesurées directement et relativement facilement tandis que la perméabilité n’est pas mesurable directement. Elle peut être seulement déterminée en analysant des évolutions de pression pour lesquelles lesquelles d’autres phénomènes interviennent (principalement le fluage du sel et l’expansion thermique de la saumure). 5.2 Recommandations Pour préparer serainement le futur abandon des cavités d’Hauterives, on recommande de prévoir pour chaque doublet/triplet du site les opérations suivantes :

Mesure de la compressibilité. Mesure de la température de fond. Enregistrement précis des montées en pression et des purges éventuelles.

La mesure de la compressibilité de chaque doublet/triplet peut se faire de la même manière que ce qui avait été réalisé sur HA4‐HA5 en 2005 (Bérest et al., 2005). Cette opération peut avoir lieu par exemple au moment d’une purge visant à ramener la pression en tête de puits à zéro. Il s’agit de mesurer précisément le volume de saumure purgé et la variation de pression associée. La précision de la mesure est la meilleure si la pression est enregistrée sur un puits tandis que le débit de saumure purgé est mesuré sur un autre puits du même doublet/triplet.

28

La mesure de la température de fond peut se faire par une opération de wireline classique, néanmoins des précautions doivent être prises pour éviter certaines erreurs. Les logs de température réalisés classiquement dans les puits de cavités salines sont souvent assez imprécis car la précision/résolution de la sonde peut ne pas être suffisante, et surtout car la température mesurée peut varier beaucoup suivant la vitesse de descente et/ou de remontée de la sonde. La meilleure mesure consisterait à laisser la sonde de température au fond pendant plusieurs semaines/mois de manière à mesurer à la fois la température de fond mais également sa vitesse d’augmentation. Ce type de mesure a pu être réalisé par exemple sur la cavité SPR2 de Carresse (Brouard et al., 2006) ou sur le doublet SG13‐SG14 de Gellenoncourt (Brouard et al., 2013). Dans ce dernier cas on a utilisé une sonde dont on a pu prouver que la résolution est de 0,02°C, une telle résolution peut s’avérer nécessaire dans des cavités de grande dimension dans lesquelles la température de la saumure évolue très lentement (typiquement moins de 3°C/an pour HA14, voir Figure 7). Le calage des paramètres d’un modèle complet pour chaque doublet/triplet peut se faire à partir des enregistrements des montées en pression sur chaque puits. Ceci suppose un enregistrement avec des capteurs de bonne précision (typiquement 0,1% de la pression mesurée), à une fréquence d’échantillonnage suffisante (typiquement de 1 minute, cela permet de décorréler les effets de la pression atmosphérique et des variations de la température de surface), et ceci pendant plusieurs mois. Quand la pression atteint un niveau élevé, il est nécessaire de purger de la saumure pour ramener la pression en tête de puits à zéro. Ce niveau maximum de pression est propre à chaque cavité et il est fonction de la profondeur du dernier casing cimenté. Sur ces évolutions de pression on pourra caler avec un simulateur numérique l’ensemble des paramètres du modèle et notamment estimer la perméabilité moyenne de la formation pour exclure tel ou tel scénario. A noter qu’en toute rigueur il peut être nécessaire de vérifier l’étanchéité des casings et de leurs sabots. En effet d’éventuelles fuites peuvent jouer un rôle important car, même petites, elles peuvent être du même ordre de grandeur que la perte de volume par fluage ou la perméation (par exemple quelques litres ou fraction de litres par jour). Dans les puits qui comportent un tube central cette vérification peut se faire en injectant un liquide léger (huile par exemple) dans l’espace annulaire de manière à positionner une interface liquide léger/saumure sous le sabot du dernier casing cimenté. Ensuite le suivi du différentiel de pression entre l’annulaire et le tube central permet de quantifier très précisément les fuites éventuelles à travers le casing (aux joints de tube) et à travers le ciment au niveau du sabot. Une telle disposition n’existe pas actuellement dans le cas des puits d’Hauterives ; dans ce cas une solution peut consister à remplir un des puits d’un liquide léger et de comparer l’évolution de pression de ce puits avec le ou les autres puits du doublet/triplet. A noter que cet essai nécessite que la pression dans la cavité soit relativement élevée pour se mettre dans des conditions proches de celles prévues à long terme ; il faut donc surveiller les montées en pression pendant quelques mois jusqu’à atteindre un niveau de pression élevé ou bien mettre les cavités rapidement en pression en injectant une quantité importante de saumure (en plus de la quantité de liquide léger). Par exemple dans le cas du doublet HA13‐HA14, pour augmenter la pression de 18,4 MPa (pression halmostatique au sabot) à 30,7 MPa (gradient 2 au sabot), il faudrait injecter de l’ordre de 8000 m3 de saumure. Il faut par ailleurs s’assurer que le liquide léger soit assez dense de manière à limiter la pression en tête de puits car les têtes de puits ne sont peut‐être pas dimensionnées pour supporter des pressions très élevées (on trouve des huiles végétales de densité 0,95). Après avoir testé ainsi l’étanchéité d’un puits, le liquide léger peut être purgé et injecté dans le puits suivant. Il s’agit donc d’une opération assez longue qui doit être planifiée. Ce type d’essai a déjà été réalisé sur le doublet SG13‐SG14 de Gellenoncourt (Brouard et al., 2013).

29

6. RÉFÉRENCES

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30

Bérest P., Brouard B., Hertz E., Lheur C., Hévin G., de Laguérie P. et Hardy J.M. Cavern abandonment: three in situ tests. Proc. SMRI Fall Meeting, Avignon, 2013. Brouard B. Sur le comportement des cavités salines. Etude théorique et expérimentation in situ. Thèse de doctorat de l’Ecole Polytechnique, 253 pages, 1998. Brouard B., Bérest P. et Durup J.G. In–situ salt permeability testing. In Proc. SMRI Fall Meeting, Albuquerque, USA, pp. 139–157, 2001. Brouard B., Bérest P. et Durup J.G. LOSAC: a first salt cavern abandonment software. In Proc. SMRI Spring Meeting, Banff, Alberta, Canada, pp. 29–48, 2002. Brouard B., Bérest P., Héas J.Y., Fourmaintraux D., de Laguérie P. et You Th. An in situ creep test in advance of abandoning a salt cavern. Proc. SMRI Fall Meeting, Berlin, Germany, pp. 45–69, 2004. Brouard B., Karimi–Jafari, M., Bérest P. et Frangi A. Using LOCAS Software to Better Understand the Behavior of Salt Caverns. Proc. SMRI Spring Meeting, Brussels, Belgium, pp. 273–288, 2006. Brouard B., Bérest P., Karimi‐Jafari M., Rokahr R., Staudtmeister K., Zander‐Schiebenhöfer D., Fourmaintraux D., de Laguérie P. et You, Th. Salt‐Cavern Abandonment Field Test in Carresse. SMRI Project Report n°2006‐1, prepared by Brouard Consulting, France & the Institute für Unterirdishches Bauen Hannover University, Germany & Ecole Polytechnique, France & Total E & P, France & Géostock, Rueil Malmaison, France, for the Solution Mining Research Institute, 92 pages, 2006. Brouard B., Karimi–Jafari M., Bérest P. et Durup J.G. Pressure Build–up in a Sealed Cavern: Effect of a Gas Blanket. Proc. SMRI Spring Meeting, Basel, Switzerland, pp. 179–188, 2007. Brouard B., Bérest P. et Karimi–Jafari M. Deep salt–cavern abandonment. Proc. 6th Conf. Mech. Beh. Salt, Taylor & Francis, pp. 445–452, 2007. Brouard B., Bérest P., de Greef V., Béraud J.F., Hertz E. et Lheur C. Creep closure rate of a shallow salt cavern at Gellenoncourt, France. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Elsevier, Volume 62, 2013. De Laguérie P., Héas J.Y., Fourmaintraux D., You Th., Brouard B. et Bérest P. Decommissioning and abandonment procedure of LPG caverns at Carresse. Proc. SMRI Fall Meeting, Berlin, Germany, pp. 27–44, 2004. Durup J.G. Long term tests for tightness evaluations with brine and gas in salt. Proceedings SMRI Fall Meeting, Hannover, 1994. Fauveau M. et Le Bitoux P. Progrès récents de la connaissance du comportement des cavités salines. In Proc. Congrès Association Technique de l’Industrie du Gaz en France, 1986. George B. et Laporte P. Exploitation de sel par dissolution à Hauterives (France). Revue de l’Industrie Minérale, pp. 219‐226, 1976. Hévin G. et Rousset E. TE02 salt cavern 8 years of abandonment test. Proc. SMRI Fall Meeting, Avignon, 2013.

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NOTE TECHNIQUEOBJET: Programme de fermeture du puits HA15

DATE :27/11/2015

OBJET Programme de fermeture du puits HA15

DATE 27/11/2015

RÉFÉRENCE GK-VEN02-DWC-TNO-0001

RÉDACTEUR J.M. Simon, L. Guénel

DESTINATAIRE E. Malandain, E. Maillot

La fermeture définitive du puits HA15 interviendra après la fin de l’exploitation et après stabilisation complète de la caverne, puits et caverne sous saumure saturée à la pression hydrostatique.

1. ETAT DU PUITS EN FIN D’EXPLOITATION

■ Tube guide 20" à +-25 m cimenté au jour ancré dans la molasse de l’Hélvétien supérieur,

■ Cuvelage 13 3/8 " à +/- 1263 m MD (1253 m TVD) posé à la base des Marnes intermédiaires (toit du sel supérieur) et cimenté au jour,

■ Cuvelage 9 5/8 " rompu ou coupé vers 1343 m dans le Sel supérieur (1343 m TVD), cimenté au jour,

■ Caverne en découvert entre +-1343 m TVD et +- 1840 m TVD en saumure saturée.

Une coupe montrant l’état du puits en fin d’exploitation est attachée en annexe 1



DATE :27/11/2015

2. FORMATIONS GEOLOGIQUES (COTES PREVISIONNELLES TVD)

Profondeur Lithologie Age Niveaux perméables

0 – 4 ? m Graviers, sables et galets Alluvions quaternaires

Oui, si présent

4 ? – 50 m Sable et grès Hélvétien supérieur Oui

50 – 190 m Alternance de marnes, d’argiles, sables et grès

Hélvétien supérieur Oui

190 – 360 m Argile gris bleu sableuse, sable blanc

Hélvétien supérieur Oui

360 – 692 m

Alternance d’argile verte et de sable blanc, sable gris à intercalations marneuses, argile sableuse bariolée

Aquitano-Chattien Oui

692 – 832 m

Argile calcaire gris-bleu et bariolée, parfois dolomitique avec quelques intercalations de grès et d’anhydrite

Chattien Possible

832 – 1273 m

Argile et argile calcaire ; grise ; bigarée ; verte, parfois dolomitique avec rares lits de grès et intercalations d’anhydrite

Oligocène supérieur Non

1273 – 2000 m

Halite, anhydrite, marne et calcaire parfois dolomitique formant le gisement proprement dit.On distingue 3 termes :

1. Zone supérieure salifère de l’ordre de 230 m,

2. Zone intermédiaire peu ou pas salifère, de l‘ordre de 150 m,

3. Zone inférieure salifère de l’ordre de 350 m.

Ludien supérieur Stampien

Non

Nota : Lithologie basée sur le puits HA12 – Côtes prévisionnelles des niveaux ajustés pour HA15



DATE :27/11/2015

3. PROGRAMME PREVISIONNEL DE FERMETURE DU PUITS HA15

Une coupe de puits montrant l’état du puits à l’issue des opérations de fermeture définitive est attachée en annexe 2.

Les bouchons de ciment n°1 et n°2 permettent d’isoler la caverne des niveaux sus jacents.

Le bouchon n°3 isole les niveaux dolomitiques du Chattien des niveaux sableux de l’Aquitano Chattien.

Le bouchon n°4 isole les niveaux sableux de l’Aquitano Chattien des niveaux sablo gréseux de l’Helvétien Supérieur.

Les bouchons n°4, 5 et 6 isolent entre eux au niveau du puits les différents niveaux sablo gréseux de l’Helvétien supérieur et les alluvions quaternaires si celles-ci sont présentes. Le bouchon n°6 isole ces mêmes niveaux de la surface.

Au-dessus des 2 premiers bouchons de ciment, le fluide laissé en place entre les bouchons de ciment sera constitué par de l’eau douce et par les bouchons de boue visqueuse à base d’eau douce ayant servi d’assise lors de la pose des bouchons de ciment.

4. SEQUENCE DES OPERATIONS

■ Enregistrement d’une diagraphie de contrôle de la cimentation du cuvelage 9 5/8" préalablement aux opérations de fermeture définitive,

■ Pose au câble d’un bouchon mécanique dans le cuvelage 9 5/8" vers 1340 m MD - 1330 m TVD de façon à isoler la caverne pendant les opérations de pose des bouchons de ciment,

■ Test en pression du bouchon et de la colonne 9 5/8 " à 50 bars,

■ Pose d’un bouchon de ciment balancé (Bouchon n°1) sur le bouchon mécanique de 1340 m MD (1330 m TVD) à 1240 m MD (1230 TVD),

■ Attente prise du ciment,

■ Contrôle de la position et de la prise du bouchon en posant aux tiges sur le sommet de celui-ci,

■ Pose d’un bouchon de ciment balancé (Bouchon n°2) de 1230 m MD (1220 m TVD) à 1130 m MD (1120 m TVD),


■ Contrôle de la position et de la prise du bouchon en posant aux tiges sur le sommet de celui-ci. Remplacement de la saumure du puits par de l’eau douce,

■ Pose d’un bouchon visqueux d’assise de 795 m MD à 745 m MD,

■ Pose d’un bouchon de ciment balancé sur le bouchon visqueux (bouchon de ciment n°3) de 745 m MD (742 m TVD) à 643 m MD (642 m TVD),




DATE :27/11/2015


■ Pose d’un bouchon visqueux d’assise de 460 m MD à 410 m MD,

■ Pose d’un bouchon de ciment balancé sur le bouchon visqueux (bouchon de ciment n°4) de 410 m MD (410 m TVD) à 280 m MD (280 m TVD),



■ Pose d’un bouchon de ciment balancé (bouchon de ciment n°5) de 270 m MD (270 m TVD) à 140 m MD (140 m TVD),

■ Pose d’un bouchon de ciment de surface de 130 m MD jusqu’à 3m sous le niveau du terrain naturel (bouchon n°6),

■ Coupe et retrait des casings 20", 13 3/8" et 9 5/8" 1,2 m sous le niveau du terrain initial,

■ Pose d’une plaque d’obturation soudée en tête avec les références du puits.

Ce programme pourra être adapté en fonction des résultats des diagraphies de contrôle de la cimentation du cuvelage 9 5/8" effectuées avant les opérations de bouchage de HA15 et en fonction des résultats des diagraphies de contrôle des cimentations du cuvelage 13 3/8" réalisées lors du forage du puits.

Au cas où la qualité de la cimentation des colonnes 13 3/8" ou 9 5/8" déterminée à partir de ces diagraphies ne serait pas bonne (fermeture des annulaires non effective) au droit des bouchons de fermeture, le programme de bouchage serait adapté et complété afin que les barrières d’isolation réalisées au niveau des bouchons de ciment soient effectives sur toute la section de l’ouvrage, intérieur du cuvelage comme annulaires. Pour ce faire il pourra être procédé à des fraisages de fenêtres dans les cuvelages afin d’ancrer les bouchons de fermeture contre la formation ou contre un cuvelage bien cimenté ou éventuellement à des restaurations de cimentation de cuvelage.

Ce programme sera en ce qui concerne les côtes des bouchons de ciment adapté en fonction des données acquises en cours de forage sur les formations effectivement traversées (surveillance géologique et diagraphies).



DATE :27/11/2015

ANNEXE 1

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COUPE DU PUITS HA15 AVANT FERMETURE

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DATE :27/11/2015

ANNEXE 2

__________

COUPE DU PUITS HA15 APRES FERMETURE

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Centre de Géosciences - 35 Rue Saint Honoré, 77305 Fontainebleau – France

Tél. (33) 01.64.69.48.25 – Fax (33) 01.64.69.48.93- Email : [email protected]

CENTRE DE GEOSCIENCES

Groupe Hydro-Géo-Ingénierie

VENCOREX France – CHLORALP

Stabilité des cavités de dissolution dans la saline de Hauterives

Faouzi HADJ-HASSEN

Michel TIJANI

Ahmed ROUABHI

Juillet 2016

Référence 160722FHAD

CHLORALP – Stabilité des cavités de dissolution dans la saline de Hauterives

S O M M A I R E

1. CADRE ET OBJECTIF DE L'ETUDE ................................................................................ 1

2. DONNEES DE L'EXPLOITATION .................................................................................... 1

2.1 Contexte géologique ............................................................................................... 1

2.2 Exploitation actuelle ................................................................................................ 3

2.3 Nouvelle cavité HA15 .............................................................................................. 3

2.4 Etudes antérieures de dimensionnement ................................................................ 6

3. ANALYSE DES MESURES DE SUBSIDENCE ................................................................ 8

3.1 Reconstruction de la subsidence au niveau de la saline .........................................11

3.2 Représentation graphique de la subsidence ...........................................................11

4. DIMENSIONNEMENT DE LA CAVITE HA15 ..................................................................13

4.1 Modèle numérique..................................................................................................14

4.2 Interprétation des résultats .....................................................................................16

5. ANALYSE DE LA STABILITE A LONG TERME DE LA SALINE ....................................20

5.1 Evaluation de la stabilité actuelle ............................................................................20

5.2 Comportement à long terme et fermeture des cavités ............................................22

5.3 Effet de la sismicité sur la stabilité des cavités .......................................................24

6. CONCLUSIONS GENERALES ........................................................................................26

ANNEXES Annexe I : Données des cavités Annexe II : Mesures de nivellement


1

1. CADRE ET OBJECTIF DE L'ETUDE

La société CHLORALP exploite sur la commune de Hauterives depuis les années soixante le sel par

cavités de dissolution. Le champ d'exploitation comprend actuellement quatorze cavités et se trouve

bordé au sud-est par le site de stockage de gaz naturel de STORENGY.

Le sel exploité est constitué d'une alternance de couches de sel et d'insolubles avec un faible

pendage vers le sud-ouest. Le toit de la formation salifère au niveau des cavités exploitées se situe à

une profondeur voisine de 1150 m, et son épaisseur moyenne est de l'ordre de 600 m. Les diamètres

des cavités varient en fonction de la profondeur et des formations traversées. Au stade actuel de

l'exploitation, les gardes de sel conservées au toit ont des épaisseurs suffisamment importantes.

L'exploitation est organisée par groupes de cavités rassemblant chacun deux ou trois cavités. Les

écartements entre les axes des sondages d'un même groupe de cavités ont été définis de manière à

garantir la stabilité et de limiter les mouvements en surface.

Les avit s fo t l’o jet d’u suivi t s gulie comprenant notamment l'échométrie sonar pour

reconstituer la géométrie au fur et à mesure de la progression du lessivage et le nivellement de

repères au sol implantés dans un périmètre élargi autour des puits.

La société prévoit la création d'une nouvelle cavité HA15 à l'ouest du champ (groupe des cavités

HA13 et HA14). L'emplacement de cette cavité a été défini en respectant les règles préconisées. Dans

le but de vérifier les conditions géologiques des terrains dans la zone de développement de cette

nouvelle cavité, une campagne sismique 2D haute résolution a été effectuée et interprétée en 2015

par la société EOSYS.

La présente étude a pour objectif d'évaluer la stabilité générale de la saline et de confirmer le

dimensionnement de la nouvelle cavité en s'appuyant sur les travaux de reconnaissance géologique

et sur l'analyse des mesures de subsidence effectuées. Cette étude abordera également le

comportement de l'exploitation à long terme et les éventuels risques liés à l'activité sismique.

2. DONNEES DE L'EXPLOITATION

2.1 Contexte géologique

Comme le montre la Figure 1 qui donne le log stratigraphique du sondage HA1, la formation salifère

exploitée est constituée de deux masses de sel plus ou moins pur séparées par des marnes, du

calcaire et de l'anhydrite. Selon ce log, les terrains sont constitués depuis la surface par la séquence

suivante :

le Quaternaire formé par des alluvions sur une épaisseur de l'ordre de 16 m ;

le Tortonien formé de sables, des grès et d'argiles sur une épaisseur de l'ordre de 300 m ;

le Chattien à Aquitanien formé de sables et d'argiles sur une épaisseur de l'ordre de 190 m ;

le Chattien formé d'argiles calcaires et dolomitiques sur une épaisseur de l'ordre de 315 m ;

le Rupélien qui comprend dans sa partie supérieure des argiles calcaires, dolomitiques,

anhydritiques et gréseuses sur une épaisseur de 250 m ; les deux masses de sel ont

respectivement des épaisseurs de l'ordre de 260 et de 175 m avec un intercalaire de 185 m ;

le mur de la formation salifère est formé par des marnes avec une présence rare de sel.

Les travaux de reconnaissance géophysique effectués par la société EOSYS en 2015 dans le but de

vérifier les conditions géologiques des terrains dans la zone de développement de la nouvelle cavité,

ont consisté en une campagne sismique 2D haute résolution. La modélisation fine de la formation

salifère à partir des données du log gamma-ray a montré que su l’e se le de l’ paisseu , les couches de sel représentent en moyenne 72 % et les niveaux argileux 28 %. La série salifère

inférieure présente 70 % de sel contre 30 % d'argile. Dans la série de sel intermédiaire, les épaisseurs

cumulées des niveaux salifères et argileux sont pratiquement équivalents. La série salifère supérieure

atteint 88 % de sel contre 12 % d’a gile (Figure 2).


2

Figure 1 : Log stratigraphique du sondage HA1 (BRGM, Infoterre)

Figure 2 : Structure fine de la série salifère établie à partir des données du log gamma-ray au niveau des

sondages HA13, HA14, HA10, HA11 et HA12bis (EOSYS, 2015)


3

2.2 Exploitation actuelle

L’i stallatio t pe d'exploitation est constituée de deux forages appelés "doublet" réalisés dans la

ou he i f ieu e de sel et eli s pa f a tu atio h d auli ue. De l’eau sous p essio est e vo e dans un des deu fo ages pou dissoud e le sel da s la avit d’i je tio . La sau u e est up e da s la deu i e avit avit d’ je tio puis sto k e da s des a s e su fa e ava t e p ditio . A

l'origine, les puits étaient forés à la verticale, mais les techniques évoluant, il est maintenant possible

de les faire avec des forages déviés.

Les avit s fo t l’o jet d’u suivi t s gulie o p e a t ota e t l'échométrie par mesures

sonar pour reconstituer la géométrie au fur et à mesure de la progression du lessivage et le

nivellement de repères au sol implantés au niveau des puits et dans un périmètre élargi de

l'exploitation.

Comme le montre la Figure 3, le champ d'exploitation comprend actuellement quatorze cavités

(HA01 à HA14) et se trouve bordé au sud-est par le site de stockage de gaz naturel de STORENGY. La

cavité HR01 de ce site se situe à une distance de l'ordre de 1400 m de la cavité la plus proche du

champ d'exploitation (HA06).

L'exploitation est organisée par groupes de cavités. En tout, il y a six groupes rassemblant chacun

deux ou trois cavités. Le toit de la formation salifère se situe à une profondeur moyenne de l'ordre

de 1150 m, et le mur, à environ 1700 m. Compte tenu du pendage des couches vers le sud-ouest (de

l'ordre de 8°), le toit du sel au niveau des cavités situées à l'ouest (HA13 par exemple) se trouve à une

profondeur plus importante (1312 m), et le mur, au-delà de 1918 m.

Les diamètres des cavités varient en fonction de la profondeur et des formations traversées. La

valeur maximale peut atteindre localement 160 m (cas de la cavité HA06 entre les profondeurs 1410

et 1443 m). Au stade actuel de l'exploitation, les gardes de sel conservées au toit ont des épaisseurs

suffisamment importantes, la valeur la plus faible étant celle de la cavité HA02 (63 m). Le mur des

cavités les plus profondes se situe sous le second niveau repère d'anhydrite conduisant ainsi à une

planche de sel au moins d'une trentaine de mètres.

Le Tableau 1 donne les caractéristiques géométriques des 14 cavités. Le volume de chaque cavité est

calculé à partir du volume du sel dissous fourni à la date du 31 décembre 2014 en admettant un taux

d'insolubles moyen de 28 %. Le diamètre moyen est déterminé à partir du volume en considérant

une forme cylindrique de la cavité ; le diamètre maximal est une donnée relevée par les mesures

sonar. On trouvera dans l'Annexe 1, les données des cavités et des illustrations de leurs profils

géométriques ainsi que leurs écartements.

Le Tableau 2 donne les écartements entre sondages ainsi que les épaisseurs moyennes et minimales

du pilier entre deux cavités adjacentes d'un même groupe. L'épaisseur moyenne du pilier est calculée

à partir des diamètres moyens des cavités en admettant que les sondages sont verticaux et passent

par les axes de celles-ci. L'épaisseur minimale a été déterminée à partir de la numérisation des

cavités et l'établissement de leurs profils.

Les distances séparant les cavités les plus proches de deux groupes d'exploitation sont suffisamment

importantes pour pouvoir écarter toute interaction significative entre ces groupes (Figure 3).

2.3 Nouvelle cavité HA15

La trajectoire du sondage HA15 a été définie en fonction des recommandations suivantes (Figure 4) :

déplacement de la tête du sondage vers le sud-est pou s’ loig e d’u e ua a tai e de mètres de la Galaure ;

la nouvelle cavité HA15 devrait se situer à 430 m de la cavité HA13 et à 400 m de HA14 ;

le diamètre maximal de la cavité HA15 est fixé à 120 m.


4

Figure 3 : Plan des cavités et des groupes d'exploitation


5

Tableau 1 : Caractéristiques géométriques des cavités

Groupe Période

d'exploitation Cavité

Toit

sel

(m)

Toit

cavité

(m)

Garde de

sel au toit

(m)

Mur

cavité

(m)

Hauteur

cavité

(m)

Volume

cavité

(m3)

Diamètres

Moyen

Maximal (m)

1 1965 - 2006

Arrêt en 2007

HA1 1126 1548 422 1660 112 613285 83

101

HA2 1122 1185 63 1645 460 1307415 60

123

HA3 1122 1517 395 1645 128 321483 57

95

2 1967 - 2001

Arrêt en 2005

HA4 1114 1270 156 1575 305 1377135 76

143

HA5 1106 1466 360 1608 142 603428 74

95

3 1970

En cours

HA6 1139 1218 79 1665 447 1508690 66

160

HA7 1157 1612 455 1686 74 352303 78

82

4 1987

En cours

HA8 1110 1505 395 1620 238 1253022*

82

126 HA9 1123 1382 259

5 1987

En cours

HA10 1159 1691 532 1774 83 115057 42

?

HA11 1149 1548 399 1776 228 1230406 83

107

HA12

(1992) 1148 1303 155 1649 346 2738225

100

156

7 1998

En cours

HA13 1332 1712 380 1918 206 715194 66

92

HA14 1265 1456 191 1868 412 1440488 67

98

* HA8 et HA9 débouchent dans la même cavité

? échométrie non concluante

Tableau 2 : Ecartements et épaisseurs des piliers entre les cavités des différents groupes

Groupe Cavités

Distance entre têtes de puits

avec forages verticaux

(m)

Pilier moyen entre

cavités adjacentes

(m)

Pilier minimum entre

cavités adjacentes

(m)

1

HA1 HA2 180.0 108.5 96.5

HA2 HA3 115.0 56.5 23.6

HA3 HA1 115.0 45.0 28.0

2 HA4 HA5 270.0 195.0 110.9

3 HA6 HA7 190.0 118.0 78.5

4 HA8 HA9 Mono cavité

5

HA10 HA11 214 151.5 137.9

HA11 HA12 500 408.5 299.3

HA12 HA10 661 590 544.2

7 HA13 HA14 535 468.5 398.2

Le début de la cavité HA15 est prévu sous le second niveau de la couche repère d'anhydrite comme

les cavités HA13 et HA14 avec une profondeur estimée de 1900 m (Figure 5 . L’e t it du so dage HA attei t l’a e du so dage HA sous la ase de la avit de e de ie . Au fi al, la dista e e t e la t te du so dage HA et l’a e de la avit HA est de l’o d e de .


6

Figure 4 : Localisation de la nouvelle cavité HA15 (EOSYS, 2015)

Figure 5 : Projet d'exploitation de la nouvelle cavité HA15

(la hauteur de la cavité dans cette illustration est fixée arbitrairement à 150m, EOSYS 2015)

2.4 Etudes antérieures de dimensionnement

La première étude effectuée pour le dimensionnement des cavités salines de Hauterives remonte à

1977 et a été réalisée par le centre de Géosciences de MINES ParisTech (ARMINES). Elle s'intitule

"Etude du comportement mécanique d'une cavité souterraine de Hauterives" (Réf. R77/16, B.

Humbert). En utilisant la même démarche, une nouvelle étude a été conduite par GEOSTOCK en 1978

sous le titre "Stabilité des cavités de Hauterives" (Réf. GK/EC/78/382). Cette dernière étude a

considéré que l'ensemble des terrains se comportait élastiquement et a cherché à étudier la stabilité

du groupe 2 de cavités (HA4/HA5). Les conclusions obtenues ont permis d'établir les règles de


7

dimensionnement et d'appliquer la méthode d'exploitation à des cas particuliers notamment le

groupe 1 (HA1/HA2/HA3).

A la lumière des connaissances acquises sur la rhéologie du sel et son caractère viscoplastique,

SOFREGAS a mené une nouvelle étude en 1994 pour examiner la possibilité de modifier le

dimensionnement préconisé en vue d'améliorer le rendement de l'exploitation tout en préservant la

stabilité d'ensemble (Etude géomécanique des cavités de Hauterives, Réf. 740.1.0.RA.000.0001). Les

trois principaux paramètres qui ont fait l'objet de cette étude sont : la distance entre cavités

(espacement), la garde de sel au toit (stot) et le diamètre maximum des cavités.

Le point de départ était une distance entre doublets de l'ordre de 540 m, un écartement entre deux

puits d'un même doublet d'environ 250 m, un diamètre de cavité maximum de 120 m et une

épaisseur de la couverture de sel au toit de la cavité supérieure au diamètre de celle-ci (120 m).

Des modèles 2D par éléments finis utilisant le code numérique VIPLEF d'ARMINES et basés sur les

hypothèses de l'axisymétrie (pour un réseau de cavités hexagonales) et de déformations planes (pour

les doublets de cavités) o t t is e œuv e. Da s tous es od les, les te ai s de ouve tu e o t été considérés homogènes et présentant un comportement élastique avec les propriétés mécaniques

suivantes :

masse volumique = 2300 kg/m3

module de Young = 30 GPa

coefficient de Poisson = 0.25

Pour le sel, deux formations principales ont été identifiées en se basant sur la description

géologique : le sel des horizons supérieur et inférieur considéré homogène et équivalent, et le banc

intermédiaire considéré comme des insolubles.

Le fluage du sel est décrit par le modèle de Lemaître qui est une loi puissance du déviateur et du

temps. En effet, sous un déviateur de contraintes donné1, une éprouvette cylindrique de sel soumise

à un essai triaxial de fluage voit sa hauteur subir une diminution relative (déformation axiale) qui

aug e te ave le te ps selo u e loi puissa e e posa t α positif et i f ieu à . Le fa teu multiplicatif de cette loi est une fonction puissance du déviateur (exposa t β positif et sup ieu à .

Ainsi, sous un déviateur σ i pos i sta ta e t puis ai te u o sta t, la d fo atio a ial e ε s'écrit comme la somme d'une déformation élastique (fonction du module de Young E) et d'une

déformation viscoplastique (fluage décrit par la loi de Lemaître) :

610 tE K

STORENGY exploitant un stockage de gaz naturel voisin à Tersanne, le sel a fait donc l'objet de

nombreuses études en laboratoire et in-situ pour caractériser le phénomène de fluage et pour

prévoir la convergence des cavités. Les valeurs suivantes ont été obtenues pour les paramètres de

fluage de la loi de Lemaître :

α = 0.5 β = 3.63

K = 0.889 MPa

D'un point de vue géologique, les sels de Hauterives et de Tersanne appartiennent au même bassin

de sel de Valence. Les cavités salines de Tersanne étant situées à une profondeur comparable à celle

des cavités de Hauterives, l'étude de dimensionnement de SOFREGAZ a alors admis les mêmes

paramètres de fluage pour les deux sels.

1 Le déviateur correspond à l'écart entre l'état de contraintes et un état de pression hydrostatique. Lors d'un

essai triaxial, le déviateur est la différence entre la contrainte axiale et la pression de confinement


8

Les paramètres retenus de la loi de Lemaître conduisent à un indice de fluage de 12.5 % témoignant

d'un sel très fluant2.

En vue d'étudier le comportement en bordure d'un réseau de cavités ou au niveau d'un doublet, un

modèle tridimensionnel a été réalisé en élasticité. Dans ce modèle, un horizon unique de sel a été

considéré.

Deux critères importants ont été retenus lors du dimensionnement des ouvrages : la stabilité des

terrains et les vitesses annuelles de convergence des cavités et de subsidence de la surface. Pour le

premier critère de stabilité, aucune traction na été tolérée. De même, un seuil de 25 MPa a été

retenu pour le déviateur des contraintes. Rappelons que ce seuil dit déviateur dilatant est mesuré au

cours d'un essai triaxial au moment où la variation volumique de l'éprouvette passe d'un état de

contraction à un état de dilatance. Ce changement de tendance est interprété par l'endommagement

du sel par développement de micro-fractures et pourrait être préjudiciable à sa stabilité et à son

étanchéité. En ce qui concerne le second critère en déformation, la perte de volume annuelle des

cavités doit être plus faible que 1 % et la vitesse de subsidence doit être inférieure à 2 cm/an.

L'analyse des résultats des différentes simulations conduites en faisant varier l'espacement des

cavités, leur diamètre et l'épaisseur de la garde de sel abandonnée au toit a permis d'aboutir aux

conclusions suivantes :

le maintien de l'écartement entre les axes des cavités à 540 m en raison de la forte fluabilité

du sel et aux risques de convergence et de subsidence ;

le passage d'un stot de sel au toit des cavités d'épaisseur 90 m à la place des 120 m

initialement préconisés ;

la possibilité d'étendre le diamètre des cavités de 120 à 140 m.

Les derniers travaux d'ARMINES sur la saline de Hauterives ont été effectués par M. Tijani et

remontent à 2007 et 2008 (réf. L070918MTIJ et L080506MTIJ). Ils portaient sur l'évaluation de la

zone d'influence des cavités et la détermination de l'écartement entre deux cavités adjacentes. En

considérant que la zone d'influence d'une cavité s'étend sur une épaisseur de l'ordre de 1.3 fois son

diamètre maximal, il s'en suit que la distance E entre deux cavités de diamètres D1 et D2 situées sur le

même horizon doit vérifier la condition suivante :

E 1.8 (D1 + D2)

Da s le as d’u e petite avit e ou he asse, de dia t e D1 et d’u e grande (de diamètre D2),

le lessivage de la grande cavité peut se poursuivre à condition que sa zo e d’i flue e e tou he pas celle de la petite. Lorsque la cavité 2 (grande) est exploitée et la cavité 1 (petite) ne reçoit plus que de

la sau u e do e s’ te d plus , la règle suivante a été proposée pour l'écartement entre les axes

des cavités :

E 0.5D1 + 1.8D2

avec D2, la valeur maximale du diamètre de la partie de la grande cavité qui est vis-à-vis de la petite

cavité (c.à.d. entre les mêmes côtes).

3. ANALYSE DES MESURES DE SUBSIDENCE

Outre le suivi régulier des cavités par échométrie sonar pour reconstituer leur géométrie au fur et à

mesure de la progression de l'exploitation, des repères au sol ont été implantés dans un périmètre

élargi autour des puits pour faire l'objet de mesures de nivellement dans le but de suivre les

mouvements de surface. Les stations de mesure comprennent les points suivants (Figure 6) :

les bornes 1 à 31 et 1029-RN23 installées depuis mars 1990 et dont certaines ont disparu (14,

15, 23 et 27) ;

2 L'indice de fluage o espo d à la d fo atio e % o te ue au out d’u e année sous un déviateur de

10 MPa et à la température étudiée. Il est couramment utilisé pour décrire la fluabilité du sel.


9

les repères anciens 201 à 223 datant de 1975 ainsi que les repères B1 à B19 datant de 1988 et

dont plusieurs ont également disparu ;

les nouveaux repères datant de mai 1991 et composés, d'une part, des points 1000 à 1028

implantés essentiellement au niveau des têtes de puits, et d'autre part, des points A à Q

installés entre les puits pour couvrir la surface du champ d'exploitation.

Les dernières mesures mises à notre disposition (base de données SETIS) datent du mois de

novembre 2014. Depuis 2010, le nivellement des différents puits et secteurs de puits sont rattachés

entre eux et aux repères NGF RN26, RN27 et RN23 (repères supposés fixes). Les altitudes mesurées

sont exprimées en altitude normale IGN69 depuis 2010 (altitude orthométrique pour les opérations

précédentes).

Figure 6 : Tracé des mesures de subsidence indiquant les puits et les différents repères implantés

L'examen des résultats de cette base de mesures a mis en évidence des anomalies sous forme de

soulèvement de la surface de forte amplitude au droit même de certaines cavités en exploitation.

Une illustration de ces résultats est montrée par la Figure 7. Les mouvements de soulèvement n'ont

pas lieu d'être et peuvent résulter des phénomènes suivants :

une mauvaise qualité des repères utilisés,

un raccordement à des points supposés fixes,

des boucles de raccordements trop petites avec l'absence d'une boucle globale sur tout le site.

Face à la difficulté d'interprétation de ces mesures, il a été décidé de mener un travail important

pour corriger la base de données et accéder au comportement réel de la surface. Ce travail a été

réalisé en collaboration avec la société et a consisté, d'une part, à reprendre les mesures antérieures

à 1990 et utilisant les repères anciens 201 à 223 et B1 à B19, et d'autre part, à essayer d'exploiter les

mesures de STORENGY qui surveille le site de stockage de Tersanne depuis 1982 et la partie sud-est

de Hauterives depuis 2004 où deux nouveaux puits de stockage de gaz ont été implantés. Le rapport

rédigé par P. Audouard au mois de juin 2016 donne plus de détail sur le contenu de ce travail.

Les mesures anciennes couvraient la période 1975-1990 et avaient fait l'objet d'un rapport rédigé par

Ph. Chevalier en 1990 (Nivellement Hauterives – Interprétation des mesures de mars 1990, Réf.

CIM/EM PHC/MM 90/25). Ce rapport mettait en évidence la présence de cuvettes de subsidence aux


10

alentours immédiats des puits et évaluait les vitesses de subsidence pour chaque groupe

d'exploitation. On trouvera dans l'Annexe 2 une illustratio n des résultats obtenus.

a) Soulèvement de la surface au niveau du groupe 2 (HA4 et HA5)

b) Subsidence de la surface au niveau du groupe 5 (HA10, HA11 et HA12)

Figure 7 : Illustrations des anomalies de mesures de nivellement de surface (Base de données SETIS)

Les principales conclusions du rapport de 1990 sont les suivantes :

hormis quelques exceptions, les vitesses de subsidence sont faibles et uniformes : moins du

millimètre par an ;

les uvettes de su side e se d veloppe t autou d’u a e elia t les puits o stitutifs d’u même groupe ;

les cuvettes des groupes d'exploitation sont déconnectées les unes des autres, ce qui implique

ue l’espa e e t lat al e t e les différents groupes est suffisant et permet de minimiser

l’i pa t de l’a tivit d’e t a tio e su fa e.

Les mesures de STORENGY portent uniquement sur un petit secteur sud-ouest de la saline de

Hauterives. Peu de points ont pu être donc utilisés pour corréler ces mesures à la base de données

de l'exploitation entre 2004 et 2013.

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

oct.-95 juil.-98 avr.-01 janv.-04 oct.-06 juil.-09 avr.-12 déc.-14 sept.-17

Dé

pla

cem

en

t e

n m

m

Date

B6

B7

B8

B9

208

1006

1007

1008

1009

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

oct.-95 juil.-98 avr.-01 janv.-04 oct.-06 juil.-09 avr.-12 déc.-14 sept.-17

Dé

pla

cem

en

t e

n m

m

Date

B17

B18

B19

B21

B26

1017

1018

1019

1020

HA12


11

3.1 Reconstruction de la subsidence au niveau de la saline

En s'appuyant sur les données présentées ci-dessus, une relation empirique a été établie entre la

subsidence et la quantité de saumure extraite pendant la phase de mesures inconsistantes de 1990 à

2014. Cette relation est déterminée par périodes car la réponse de la surface dépend de la position

de la cavité par rapport aux trois couches de sel exploitées.

Les analyses effectuées sur les données disponibles ont montré que ce sont les mesures des deux

cavités HA12 et HA3 qui conduisent aux résultats les plus cohérents. En effet, la cavité HA12 présente

la pa ti ula it d’avoi t e ploit e de façon continue dans les trois ho izo s de sel et aussi d’ t e couverte par des points de la base de données de la saline (mesures SETIS) ainsi que par des points

de la base de données de STORENGY (mesures IGN). Ces points indiquent tous des mouvements de

subsidence, mais avec des amplitudes différentes. La base de données de la saline a pu alors être

corrigée avec le facteur de corrélation établi. A l’i ve se de HA , la avit HA a t e ploit e de manière intensive lors de sa création, puis elle est restée au repos pendant toute la phase de mesure.

Ainsi, HA12 représente le cas de subsidence liée à une cavité en pleine activité, tandis que HA3

représente le cas de subsidence d’u e avit au repos.

La reconstruction de la subsidence s'est donc faite selon les étapes suivantes :

détermination de la relation entre la subsidence et le tonnage de saumure extraite pour la

cavité HA12 dans chacun des trois cas possibles (cavité dans les couches de sel inférieure,

intermédiaire ou supérieure) et application du facteur correctif déduit des mesures IGN ;

d te i atio d’u e valeu o sta te de vitesse de su side e lo s u’u e avit ’est plus e p odu tio à pa ti de l’histo i ue de su side e de la cavité HA3 ;

pour chaque puits, détermination de la période de production ou de non-production de la

cavité ;

application des relations établies à partir de HA12 et HA3 pour chaque cavité ;

so atio de la su side e t ouv e lo s d’u e p iode d’a tivit et d’i a tivit de la avit ; calcul de la vitesse de subsidence moyenne pour chaque cavité en fonction de sa date de

création.

Les résultats obtenus sont donnés par le Tableau 3.

Tableau 3 : Vitesses de subsidence calculées à partir des cavités HA12 et HA3

Cavité HA1 HA2 HA3 HA4 HA5 HA6 HA7 HA8-

HA9 HA10 HA11 HA12 HA13 HA14

Vitesse de

subsidence

(mm/an)

0.40 0.68 0.25 0.64 0.40 1.42 0.29 0.85 0.26 1.00 3.20 0.98 2.43

Les valeurs de ces vitesses de subsidence sont acceptables et sont de même ordre de grandeur que

celles déterminées à partir des mesures effectuées entre 1975 et 1990.

3.2 Représentation graphique de la subsidence

Deux représentations graphiques de la subsidence ont été effectuées. La première a consisté à

reprendre les mesures de la période 1975-1990 pour tracer les lignes iso-valeurs et vérifier ainsi

l'analyse manuelle effectuée par Chevalier en 1990. Les mesures jugées non cohérentes n'ont pas été

prises en compte dans cette représentation. Le résultat obtenu est fourni dans l'Annexe 2.

Contrairement aux conclusions du rapport de 1990, les résultats mettent en évidence une interaction

entre les cuvettes de subsidence des groupes d'exploitation 1, 2 et 3 avec une ligne de subsidence

commune voisine de 5 mm. Toutefois, ces mouvements sont d'ordre millimétrique et restent très

faibles.

La seconde représentation graphique donne les contours de subsidence durant la période 2004-

2013. Les données utilisées ici sont les subsidences calculé es au niveau de chaque cavité ainsi que les


12

mesures de STORENGY couvrant le site de stockage de Tersanne ainsi que le secteur sud de la saline.

De la même façon, la figure correspondant à ce résultat est donnée dans l'Annexe 2.

Une fois le modèle de subsidence établi et vérifié, il a pu être utilisé pour reproduire le mouvement

induit par la création de toutes les cavités de la saline de Hauterives à la date de 2013. Cette

prédiction a été une nouvelle fois contrainte par les mesures de STORENGY. La Figure 8 montre les

iso-valeurs de subsidence simulée au niveau de la saline et du site de stockage de Tersanne. On

trouvera dans l'Annexe 2, le même résultat uniquement pour la saline de Hauterives.

Figure 8 : Subsidence de la saline de Hauterives et du site de stockage de Tersanne depuis la création des

cavités jusqu'à la date 2013 (Audouard, 2016).

(Les teintes chaudes indiquent une subsidence quasi nul le, et les froides, la subsidence effective ; l’espa e e t entre les lignes est de 5 mm)

Le maximum de subsidence se trouve au centre du site de stockage de Tersanne avec une amplitude

de 181 mm. A Hauterives, ce maximum est atteint au niveau de la cavité la plus grande HA12 avec

une valeur de 74 mm.


13

Comme signalé ci-dessus, les vitesses de subsidence de la saline sont très faibles (de l'ordre du mm

par an) et restent donc acceptables. La cavité HA12, exploitée de façon intensive et continue,

présente la plus forte vitesse avec une valeur seulement de 3.2 mm/an.

La subsidence au niveau des deux sites de Tersanne et de Hauterives, y compris les cavités de

stockage de STORENGY HR01 et HR02, se rejoigne avec une ligne commune de 5 mm. Cette faible

valeur est souvent utilisée comme limite à partir de laquelle le mouvement devient non significatif.

En conclusion, les mouvements de surface de la saline de Hauterives et leurs vitesses sont de faibles

amplitudes et témoignent de la stabilité de l'exploitation. Ainsi, le dimensionnement des ouvrages et

sa ise e œuv e dia t es et hauteu des avit s, gardes de sel au mur et au toit, écartement

entre sondages et répartition des groupes d'exploitation) permettent de garantir cette stabilité à la

fois au niveau des cavités et de la surface.

4. DIMENSIONNEMENT DE LA CAVITE HA15

La dernière étude de dimensionnement de la saline de Hauterives préconisait des diamètres moyens

de cavités pouvant atteindre 120 à 140 m (SOFREGAZ, 1994). Cependant, la réalisation pratique

conduisait à des diamètres plus faibles (entre 42 et 100 m). De la même façon, la hauteur des cavités

au stade actuel de l'exploitation est faible, la moyenne variant entre 74 à 460 m (Tableau 1 et Figure

9).

Figure 9 : Diamètres et Hauteurs moyens des cavités actuelles

0

20

40

60

80

100

120

HA1 HA2 HA3 HA4 HA5 HA6 HA7 HA8 -HA9 HA10 HA11 HA12 HA13 HA14

Dia

mè

tre

mo

ye

n e

n m

Cavité

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

HA1 HA2 HA3 HA4 HA5 HA6 HA7 HA8 -HA9 HA10 HA11 HA12 HA13 HA14

Ha

ute

ur

mo

ye

n e

n m

Cavité


14

Pour l'étude de la stabilité de la cavité HA15, nous avons admis les conditions suivantes

d'exploitation :

une couche supérieure de sel d'épaisseur 330 mm, celle du sel intermédiaire, 120 m, et celle

du sel inférieur, 225 m ;

un diamètre constant de la cavité de 120 m avec une forme voûtée du toit et du mur (forme

géométrique inspirée de la cavité HA14) ;

le fond de la cavité se trouve à 1900 m de profondeur avec une garde de sel de 40 m, le reste

de l'horizon salifère étant considéré argileux comme le mur ;

le toit du sel se situe à la profondeur 1265 m et le toit de la cavité à 1335 m, soit une garde de

sel de 70 m ;

avec un diamètre de 120 m et une hauteur de 565 m, le volume total de la cavité est de

5.9 Mm3 ;

la durée d'exploitation de la cavité est de 22 ans.

La géométrie de la cavité modélisée est illustrée par la Figure 10.

Figure 10 : Géométrie considérée de la cavité HA15

4.1 Modèle numérique

Un modèle numérique basé sur la méthode des éléments finis a été établi pour la cavité HA15 avec le

logiciel VIPLEF d'ARMINES. La cavité est supposée isolée et présente un axe de symétrie de

révolution (modèle 2D avec l'hypothèse de l'axisymétrie). Le massif est constitué par un

recouvrement homogène argileux, les deux couches de sel, l'intercalaire argileux et un mur

également argileux.

-1975

-1925

-1875

-1825

-1775

-1725

-1675

-1625

-1575

-1525

-1475

-1425

-1375

-1325

-1275

0 20 40 60 80

Pro

fon

de

ur

en

m

Rayon en m

Mur du sel

Toit du sel Reco

uvre

men

tS

el su

péri

eu

rIn

terc

ala

ire

Sel in

féri

eu

rM

ur

du

sel

-1595

-1715

-1940

-1265


15

Afin de s'affranchir des perturbations induites par le creusement de la cavité, les limites latérale et

inférieure du modèle ont été placées suffisamment loin de la cavité, respectivement à 2500 m et à

3000 m de profondeur, la limite supérieure étant constituée par la surface. La Figure 11 montre le

maillage du modèle et ses conditions aux limites.

Figure 11 : Modèle numérique de la cavité HA15 et conditions aux limites appliquées

Les terrains argileux constitués par le recouvrement, le mur et l'intercalaire ont été tous considérés

élastiques et présentant les mêmes caractéristiques mécaniques ; les deux couches de sel supérieure

et inférieure ont un comportement viscoplastique obéissant à la loi de Lemaitre. Le Tableau 4 résume

les propriétés retenues.

Tableau 4 : Propriétés mécaniques retenues pour les différentes formations

Formation

Masse

volumique

(kg/m3)

Module de

Young

(MPa)

Coefficient

de Poisson

K

(MPa)

Recouvrement 2300 15000 0.25 comportement élastique

Sel supérieur 2180 26000 0.3 0.5 3.63 0.889

Intercalaire 2300 15000 0.2 comportement élastique

Sel inférieur 2180 26000 0.3 0.5 3.63 0.889

mur

- Les caractéristiques du sel supérieur et du sel inferieur proviennent de l'étude SOFREGAZ de 1994

- Les caractéristiques des terrains de couverture, du mur et de l'intercalaire ont été évaluées à partir de notre expérience

L’ tat de f e e tat i itial à t = 0) est tel que le champ des contraintes est isotrope et

correspond à une pression géostatique qui augmente linéairement avec la profondeur.

Le bord de la cavité, dans son état final après création par lessivage progressif, est soumis à des

forces connues à l’i sta t i itial fo es dues à la p essio g ostati ue et à la fi de la phase de

Couverture

sel supérieur

intercalaire

sel inférieur

-1265m

-3000m2500m v=0

ax

e d

e s

ym

étr

ie d

e r

év

olu

tio

n

mur

surface

-1940m

u=0

Détail de la cavité

-1335m

-1900m

-1265m

-1595m

-1715m

-1940m


16

lessivage (forces dues à la pression de saumure de masse volumique 1200 Kg/m3 et sans pression en

tête de puits). Durant la phase de lessivage, les forces agissant sur le bord final de la cavité vont

évoluer progressivement entre les deux états connus. Les études menées ont montré u’u e p og essio li ai e da s le te ps est u e o e app o i atio de la alit d’u lessivage p og essif. C’est do ette app o he ui a t adoptée en admettant un lessivage en 22 ans puis un

maintien en pression de saumure durant une période de 100 ans pour décrire le comportement de la

cavité à long terme.

Compte tenu du fluage du sel et de la longue durée simulée, les calculs ont été réalisés en grandes

déformations en réactualisant la géométrie du maillage chaque fois que la distance entre le sommet

et la base de la cavité subit une variation relative de 0.1 %.

4.2 Interprétation des résultats

Les résultats de la modélisation numérique sont analysés en termes de déplacements, contraintes et

déformations non élastiques. L’i t t ue p se te l’ tude te po elle de la convergence et de la

subsidence est elative e t vide t. E eva he, l’i t t porté à des grandeurs physiques un peu

plus abst aites ite d’ t e i ve e t rappelé.

Contrainte mineure : Le sel et les autres terrains suppo te t al d’ t e solli it s e t a tio . Par ailleurs, une zone dans laquelle la contrainte mineure est une contrainte de compression

mais proche de zéro présente également des risques à long terme car les contraintes dans le

massif se relâchent avec le temps (phénomène de relaxation), des zones en traction localisées

peuvent alors apparaître à terme.

La deuxième raison pour laquelle la contrainte mineure doit être examinée réside dans le fait

que le sel est un matériau ductile. Pourvu que la contrainte mineure de compression dépasse

un certain seuil (généralement entre 1 et 3 MPa), il est apte à encaisser de grandes

déformations sans rupture par compression ou cisaillement. Il faut donc rechercher les zones

où la contrainte mineure est inférieure à ce seuil pour y examiner ce risque.

Déviateur de contraintes : Les zones dans lesquelles le déviateur dépasse un seuil critique sont

sus epti les d’u e do age e t diffus mais néanmoins préjudiciable à la stabilité et à l a

perméabilité du massif (notion de dilatance expliquée ci- dessus). Ce seuil critique dépend du

sel. Les essais en laboratoire effectués sur le sel de Hauterives par STORENGY ont donné un

déviateur moyen de l'ordre de 25 MPa.

Compte tenu du phénomène de relaxation, le déviateur de contraintes baisse dans le temps et

le critère de dépassement du seuil doit être contrôlé juste à la fin de la création de la cavité.

Déformations viscoplastiques : Certains spécialistes considèrent que les seuils des critères

précédemment évoqués dépendent de la manière dont on réalise les essais en laboratoire sur

le sel, et do e suffise t pas à a te totale e t le is ue d’u e do age e t du assif salin. Ils suggè e t do d’ tudie les d fo atio s vis oplasti ues i ve si les du assif et d'identifier les zones à risque dans lesquelles la norme dépasse un certain seuil. Ce seuil varie

généralement entre un dixième de pourcent et plusieurs pourcents selon la fluabilité du sel et

la durée envisagée.

Compte tenu du fort indice de fluage du sel de Hauterives (12.5%) et compte tenu de la durée

simulée (122 ans, 22 années de lessivage suivies de 100 ans), nous retenons le seuil de 4 % à

ne pas dépasser pour limiter la dégradation des piliers entre cavités ou pour éviter d'atteindre

des niveaux géologiques particuliers.

Les résultats des simulations sont illustrés par les figures ci-dessous qui donnent respectivement :

la déformée de la cavité pour les deux dates correspondant à la fin du lessivage et à la fin de la

période envisagée ;

la variation volumique de la cavité en fonction du temps ;

la subsidence de la surface pour les deux dates considérées ;

la répartition de la contrainte principale mineure pour ces deux dates ;


17

la répartition du déviateur de contraintes pour les deux dates qui illustre parfaitement le

phénomène de relaxation ;

la norme du tenseur des déformations viscoplastiques pour les deux dates.

La déformée de la cavité est marquée par l'extrusion des couches de sel supérieure et inférieure par

rapport à l'intercalaire argileux (Figure 12). Ce comportement est dû à la différence de rhéologie

entre le sel qui flue considérablement et les argiles qui ne se déforment qu'élastiquement.

Figure 12 : Déformée de la cavité à la fin du lessivage et au bout de 122 ans (amplification 5 fois)

La perte de volume de la cavité est de 6.7 % à la fin du lessivage et atteint 19.8 % au bout de 122 ans

(Figure 13). La subsidence de la surface au droit de la cavité est de 50 mm à la fin du lessivage (Figure

14), ce qui donne une vitesse moyenne de 2.3 mm/an. Cette valeur est de même ordre de grandeur

que les meures enregistrées au niveau des cavités HA12 et HA14 (Tableau 3). Cette subsidence

monte à 172 mm à la fin de la période simulée, soit une vitesse moyenne de 1.21 mm/an.

Figure 13 : Perte de volume de la cavité en fonction du temps

Au bout de 122 ansA la fin du lessivage


18

a) Subsidence de la surface au droit de la cavité en fonction du temps

b) Cuvette de subsidence à la fin de lessivage et au bout de 122 ans

Figure 14 : Subsidence de la surface liée à l'exploitation de la cavité HA15

Le régime de contraintes dans les parois de la cavité est donc fortement perturbé par le phénomène

d'extrusion évoqué ci-dessus. Le fluage du sel conduit au développement de contraintes de traction

dans l'intercalaire argileux ainsi que de forts déviateurs. Cette configuration a été retenue car elle

constitue le cas le plus critique. En réalité, l'intercalaire comprend, d'une part, des passées de sel qui

fluent, et d'autre part, des joints de stratification qui, tous les deux, permettent de libérer ces

concentrations de contraintes.

La stabilité de la cavité est donc assurée car, à l'exception des interfaces entre le sel et l'intercalaire

argileux, aucune traction n'apparait dans le massif et le régime de contraintes reste toujours un

régime de compression triaxiale ; la contrainte mineure la plus faible est supérieure à 10 MPa en

valeur absolue (Figure 15). Le déviateur de contraintes, en particulier à la fin de la phase de lessivage,

reste largement inférieur au seuil du déviateur dilatant de 25 MPa mesuré en laboratoire (Figure 16).


19

Figure 15 : Contrainte principale mineure à la fin du lessivage et au bout de 122 ans

(le signe négatif indique une compression)

Figure 16 : Déviateur de contraintes à la fin du lessivage et au bout de 122 ans

La répartition de la norme du tenseur des déformations viscoplastiques correspondant au seuil de

4 % à la fin de la période considérée de 122 ans a une extension relativement réduite verticalement

et horizontalement (Figure 17). Ainsi, la garde de sel au toit de la cavité conserve une épaisseur

"saine" importante et la zone d'influence latérale de la cavité s'étend sur une distance de l'ordre de

85 m, soit une zone d'influence égale à 0.7 fois le diamètre de la cavité. Dans ces conditions,

l'épaisseur du pilier à conserver entre deux cavités adjacentes de même diamètre pour éviter toute




20

interaction possible serait au moins de l'ordre de 170 m. Ce critère est largement respecté pour la

cavité HA15 et ses deux cavités voisines H13 et HA14 où les piliers prévus sont respectivement de

335 m et de 305 m.

Figure 17 : Norme du tenseur des déformations viscoplastiques à la fin du lessivage et au bout de 142 ans

(seuil de 4 %)

5. ANALYSE DE LA STABILITE A LONG TERME DE LA SALINE

L'évaluation de la stabilité de l'exploitation est conduite e n examinant successivement les trois points

suivants :

la stabilité actuelle de la saline,

le comportement à long terme et la fermeture des cavités,

l'effet de la sismicité sur la stabilité.

5.1 Evaluation de la stabilité actuelle

Pour pouvoir se prononcer sur la stabilité actuelle de la saline, nous nous sommes basés sur les

éléments présentés dans la première partie de ce rapport et qui concernent :

la géométrie des cavités et leurs écartements,

la méthode de dimensionnement des cavités,

les mesures de subsidence de la surface au fur et à mesure du développement de l'exploitation

la modélisation numérique de la stabilité de la cavité HA15.

La première remarque à mettre en évidence est que les distances séparant les groupes d'exploitation

sont suffisamment importantes et permettent de réduire les interactions possibles entre les cavités

de ces groupes. Les mesures de subsidence indiquent en effet que les cuvettes associées aux

différents groupes se rejoignent avec une très faible amplitude (de l'ordre de 20 mm).

Les profils des cavités montrent qu'après un début d'exploitation où le lessivage était relativement

mal contrôlé (irrégularité des géométries des premières cavités et dépassement du diamètre autorisé

amenant ainsi à des piliers d'épaisseurs variables), les dernières cavités (HA11, HA12, HA13 et HA14)

ont des géométries beaucoup plus régulières. Dans une optique d'évaluation de stabilité, il est


85 m


21

raisonnable de retenir les valeurs moyennes déterminées pour les diamètres et les hauteurs des

cavités ainsi que pour les épaisseurs de leurs piliers.

Le mur des cavités les plus profondes se situe sous le second niveau repère d'anhydrite, les gardes de

sel abandonnées seraient alors au moins d'une trentaine de mètres. Cette épaisseur est jugée

suffisante pour se protéger des argiles inférieures. En ce qui concerne les gardes de sel conservées au

toit, elles ont toutes des épaisseurs importantes au stade actuel de l'exploitation, la valeur la plus

faible étant celle de la cavité HA02 et vaut 63 m. Cette épaisseur est aussi jugée suffisante pour

garantir la stabilité de cette cavité et l'on pourrait dans l'avenir se fixer 70 m comme épaisseur

minimale pour la garde de sel au toit (dimensionnement confirmé pour la cavité HA15 qui présente

de grandes dimensions).

Les diamètres moyens des cavités y compris les deux dernières HA13 et HA14 sont plus faibles que

les valeurs préconisées par le dimensionnement (une moyenne de 72 m par rapport au diamètre de

120, voire 140 m recommandé par l'étude SOFREGAZ de 1994). Quant à l'entraxe des cavités, la

Figure 18 donne les épaisseurs moyennes des piliers entre deux cavités adjacentes et les valeurs

préconisées par ARMINES et SOFREGAZ. Rappelons que l'étude de SOFREGAZ de 1994 proposait un

entraxe pour les cavités d'un même doublet de 250 m (cavités d'injection et de déjection) et de

540 m pour les cavités d'injection appartenant à des doublets différents. Pour ARMINES, nous avons

retenu uniquement la règle de 1.8*(D1+D2). Dans ce graphique, nous avons admis que les cavités

HA1, HA3, HA5, HA7 et HA10 sont des cavités d'éjection.

Figure 18 : Epaisseurs des piliers séparant les cavités adjacentes

Ce graphique montre que pour les premiers groupes de travail (1, 2 et 3), les écartements réalisés

entre cavités étaient généralement plus faibles que les deux recommandations qui ont été formulées

après la création de ces cavités. En revanche, les derniers groupes (5 et 7) respectent largement la

règle proposée par ARMINES et quasiment celle de SOGREGAZ.

Bien que les écartements entre cavités au niveau des premiers groupes d'exploitation soient plus

faibles que les recommandations préconisées, nous considérons que les conditions de stabilité à

l'échelle des cavités et à l'échelle de toute la saline sont assurées. Cette conclusion est surtout

appuyée par les résultats des mesures de subsidence qui montrent que les mouvements de surface

sont très limités (vitesses de l'ordre du mm/an, cuvette maximale d'amplitude 74 mm au niveau de la

plus grosse cavité HA12, interaction réduite entre les groupes d'exploitation).

La saline étant bordée vers le sud par les stockages de gaz naturel de STORENGY de Tersanne et de

Hauterives, les mesures de subsidence sur l'ensemble de la zone couvrant ces trois sites indiquent

une interférence très limitée. La ligne commune de subsidence est seulement de 5 mm et reste donc

très faible.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

HA1-HA2 HA2-HA3 HA1-HA3 HA4-HA5 HA6-HA7 HA8-HA9 HA10-HA11 HA11-HA12 HA13-HA14

Eca

rte

me

nt

en

tre

ca

vit

és

en

m

Cavités

Réalisé Mines SOFREGAZ


22

La modélisation numérique effectuée au niveau de la cavité HA15 a permis de montrer que le

dimensionnement envisagé est très sécuritaire et permet de garantir la stabilité de la cavité et de la

surface. Ce dimensionnement est défini par un diamètre constant de 120 m, un toit de cavité et un

mur en forme de dôme, une hauteur de 565 m couvrant les trois couches de sel, une garde de sel au

mur de 40 m et une garde au toit de 70 m et enfin des écartements respectifs par rapport aux cavités

voisines HA13 et HA14 de 430 et 400 m. Il est important de signaler ici que ces écartements sont

largement supérieures aux recommandations d'ARMINES de 2007 qui proposaient la règle suivante :

1.8*[D1+D2].

Les mouvements de surface obtenus par la modélisation numérique de la cavité HA15 sont de même

ordre de grandeur que les valeurs mesurées au niveau des cavités HA12 et HA14 qui lui sont

équivalentes de point de vue dimensions (vitesse de 2.3 mm/an pendant la phase de lessivage). Ce

résultat confirme la pertinence à la fois des mesures de subsidence reconstituées et du modèle

numérique développé.

5.2 Comportement à long terme et fermeture des cavités

L'analyse décrite ci-dessus s'est intéressée à la stabilité des cavités dans leur état actuel en se basant

sur les résultats des mesures de subsidence à la date de 2013. Par ailleurs, la modélisation

numérique de la cavité HA15 avait pour objectif l'étude de la stabilité de cette cavité jusqu'à la fin de

son exploitation ainsi que l'étude de son comportement à long terme (100 ans après la fin du

lessivage). Cette dernière phase a été abordée en admettant que la cavité reste à puits ouvert et

donc à pression de saumure constante. En conséquence, la modélisation effectuée n'a pas intégré les

phénomènes thermiques (dilatations, effet de la variation de la température sur le fluage du sel), la

diffusion de la saumure dans le sel (micro-perméabilité) et les aspects physico-chimiques de

dissolution et de recristallisation. Moyennant ces hypothès es et avec un système de contrôle régulier

(échométrie sonar et mesure de subsidence), nous avons conclu à la stabilité de l'exploitation.

Les derniers travaux de recherche et les expérimentations effectués en France et à l'étranger

montrent qu'il est possible d'envisager la fermeture des cavités par remplissage intégral ou partiel du

puits avec un bouchon à base de ciment. Pour plus de détails sur ce sujet, nous renvoyons le lecteur

au rapport de l'INERIS de 2012 intitulé "L’a a do des avit s de stockage lessivées dans le sel :

stratégies envisagées pour la fermeture des cavités et la maitrise des aléas a long terme", Réf. DRS-

11-118134-02433A. Le concept développé s’appuie su la p visio selo la uelle la avit , u e fois fermée, verra sa pression augmenter ve s u e p essio d’ uili e situ e e t e la p essio e e e par le poids de la colonne de saumure et la pression exercée par le poids des terrains.

Les phénomènes qui gouvernent le comportement d'une cavité de sel abandonnée en saumure sont

les suivants :

1. Le réchauffement de la saumure : une fois le lessivage arrêté, la saumure dans la cavité va se

réchauffer au contact du massif de sel plus chaud et va donc subir une dilatation thermique.

Cette dilatation va se traduire, selon que la cavité est ouverte ou fermée, par un débit de

saumure sortant du puits (dans le premier cas) ou par une augmentation de la pression dans

la cavité (dans le deuxième cas).

2. La convergence de la cavité par fluage du sel : la moindre différence de pression entre la

cavité et le massif environnant va entraîner une déformation de la cavité par fluage du sel,

ui va p e d e la fo e d’u e o ve ge e la p essio i te e ta t e p i ipe i f ieu e à la pression des terrains).

3. La perméation de la saumure à travers le massif de sel : bien que très faible (typiquement

entre 10-17

et 10-21

m2 , la pe a ilit du assif sel ’est pas ulle, e ui pe et u e

ig atio t s le te de la sau u e ve s l’e t ieu de la avit . Cette pe atio te d à o t a ie l’aug e tatio de p essio liée au fluage du sel et au réchauffement de la

saumure.

4. La fuite de sau u e pa l’i te diai e du puits : u ou ho de i e t, uelle ue soit sa qualité, ne peut garantir une étanchéité parfaite. Par ailleurs, à très long terme, le


23

vieillissement du ciment peut mener à ce que des fuites de saumure apparaissent à

l’i te fa e e t e le i e t et le te ai ou à t ave s le i e t lui-même. Ces fuites vont

contribuer, comme la perméation à travers le sel, à réduire la pression en cavité.

Si la cavité est fermée, le réchauffement de la saumure au contact du massif de sel va entraîner une

augmentation rapide de la pression induite par la dilatation the rmique de la saumure réchauffée qui

peut, dans certaines conditions, dépasser la pression de fracturation de la cavité ou la pression

d’e do age e t du uvelage, de l’a ulai e i e t ou du ou ho du puits. Il est donc

nécessaire, dans la plupart des cas, avant de boucher définitivement la avit , d’o se ve u te ps d’atte te pe da t le uel o laisse la saumure se réchauffer, en purgeant régulièrement la cavité sur

d passe e t d’u seuil de pression. Ce te ps d’atte te peut t e lo g dans le cas de grandes

cavités.

E p ati ue, il ’est pas essai e d’atte d e ue l’ uili e the i ue soit attei t pour que la

cavité puisse être fermée définitivement. Il convient simplement d’atte d e ue la sau u e ait atteint une valeur de température suffisante (température appelée « critique » ou « de sécurité »)

pour que la cavité puisse être fermée sans risque de dépassement de la pression de fracturation de la

cavité ou d'endommagement du cuvelage.

Une fois la période transitoire de réchauffement de la saumure passée, la cavité est gouvernée

essentiellement par deux phénomènes : le fluage du sel, qui engendre une convergence des parois

de la cavité et qui tend par conséquent à faire augmenter la pression en cavité, et la perméation de

la saumure à travers le massif de sel (ainsi que le long du puits), qui tend au contraire à relaxer la

pression en cavité. La pression va donc se stabiliser, à terme, autour d'une valeur d’ uili e où le débit de saumure sortant de la cavité équivaut exactement à la perte de volume liée à la

convergence de la cavité.

La Figure 19 donne un exemple de fermeture avec rupture car la pression à l'intérieure de la cavité a

dépassé la pression d'équilibre.

Figure 19 : Exemple d'une fermeture conduisant à une rupture de la cavité

A la saline de Hauterives, les groupes de cavités en arrêt d'exploitation font l'objet de surveillance

dans une optique de fermeture. Les pressions en tête de puits des cavités HA1/HA2/HA3 du groupe 1

sont contrôlées depuis 2007. Le groupe 2 (cavités HA4/HA5), en arrêt depuis 7, fait l’o jet également d’u e tude de a a t isatio pou d fi i la du e de su veilla e ava t d’a iver à une

stabilité pression/température. Les pressions de décompression sont enregistrées et leur évolution

est suivie.

Temps en années

Pre

ssio

n e

n t

ête

du

pu

its

en

MP

a

Tête du puits Géostatique Equilibre


24

5.3 Effet de la sismicité sur la stabilité des cavités

Un séisme provient de mouvements tectoniques le long de fractures ou de plans de failles suite à

l'accumulation d'une grande énergie qui se libère en créant ou en faisant rejouer des failles lorsque

le seuil de rupture mécanique est atteint. Il se traduit en surface par des vibrations du sol plus ou

moins violentes et destructrices. Les dégâts observés en surface sont fonction de l'amplitude, de la

fréquence et de la durée de ces vibrations.

Reposa t su u e a al se p o a iliste de l’al a , le zonage sismique français divise la France en cinq

zones de sismicité (Figure 20).

Figure 20 : Zonage sismique de la France

Le site de Hauterives est localisé en zone 3 qui correspond à une sismicité modérée. D’ap s la ase de données SisFrance, plusieurs séismes ont été enregistrés au niveau de la commune de Hauterives.

Les caractéristiques des séismes mesurés depuis 1878 sont détaillées dans le Tableau 5.

Tableau 5 : Historique des séismes ressentis sur la commune de Hauterives

Date Localisation Epicentre Intensité épicentrale Intensité dans la commune

13 juillet 1996 Avant-Pays savoyard

(Epagny-Annecy) 7 3

1 janvier 1937 Bas-Plateaux Dauphinois

(St-Sorlin-en-V.) 5

24 juin 1878 Bas-Plateaux Dauphinois

(Moras-en-Valloire) 6 5.5


25

Contrairement aux structures de surface, les structures souterraines sont moins vulnérables aux

dommages des séismes en raison du caractère confiné du milieu. Plusieurs exemples ont été

rapportés en Chine, au Chili et dans d'autres pays miniers marqués par une forte sismicité où la

surface subit des dégâts très graves avec des villes et des villages totalement rasés pendant qu'en

même temps les exploitations souterraines situées à des profondeurs de 200 à 300 m n'enregistrent

aucun signe d'instabilité.

Les dommages causés par un séisme sont surtout liés aux ondes à basse fréquence (de l'ordre du Hz)

et à forte vitesse particulaire (de l'ordre de 1 m/s). La présence de vides souterrains présentant des

parois verticales de grande hauteur génère, à la rencontre de ces ondes, des mouvements

horizontaux qui peuvent être d'ordre centimétrique selon l'intensité du séisme et la hauteur

découverte. A très faible profondeur, les vides souterrains renforcent les ondes à basse fréquence

(donc augmentent les déplacements) et amplifient par conséquent les dommages en surface.

Dans le cas de la saline de Hauterives, toutes les cavités se trouvent à une profondeur au delà de

1100 m. Par ailleurs, en dépit d'une hauteur importante, toutes les cavités restent toujours pleines

de saumure. Ces deux facteurs (profondeur importante et absence de vide) constituent des

paramètres favorables à la stabilité des ouvrages souterrains et à l'atténuation des phénomènes en

surface. Ce constat est confirmé par le dernier séisme de 1996 qui a été ressenti à l'échelle de la

commune avec une intensité de 3. Aucun incident n'a été relevé au niveau de la saline pendant et

après l'occurrence de cet évènement.


26

6. CONCLUSIONS GENERALES

Les principales conclusions à retenir au terme de ce rapport consacré à l'étude de la stabilité des

cavités et de la surface au niveau de la saline de Hauterives peuvent être résumées comme suit :

L'évaluation de la stabilité s'est appuyée sur deux éléments importants : la géométrie des

cavités actuelles et les mesures de subsidence. Pour le premier élément, les données

nécessaires concernaient les dimensions des cavités, leurs profondeurs et les épaisseurs des

piliers les séparant. Ces données ont pu être acquises à partir des échométries sonars ainsi que

des profils numérisés des cavités même s'il a fallu faire cette opération pour les premiers

groupes d'exploitation qui ne l'étaient pas. Quant aux mesures de subsidence, les premières

analyses effectuées ont mis en évidence des comportements douteux de la surface qui

mettaient en cause la crédibilité des mesures. Un travail conséquent a été alors mené pour

reconstruire une nouvelle base de données crédible depuis le démarrage de l'exploitation. Ce

travail a consisté à utiliser les premières mesures réalisées entre 1975 et 1990 et jugées

cohérentes ainsi que les mesures effectuées par STORENGY au niveau du site voisin de

Tersanne et du secteur sud de la saline où deux nouveaux puits de stockage de gaz ont été

implantés à Hauterives.

Les profils des cavités montrent que contrairement aux premiers groupes d'exploitation où le

lessivage était relativement mal contrôlé et conduisait à des géométries irrégulières avec des

dépassements de diamètres et des piliers localement de faibles épaisseurs, les cavités des

derniers groupes ont des géométries beaucoup plus régulières.

Les irrégularités et les dépassements de diamètres restent très localisés, il est donc

raisonnable, dans une optique d'évaluation de stabilité, d'ad mettre des valeurs moyennes

pour le diamètre, la hauteur et les piliers des cavités.

Le fond des cavités les plus profondes étant situé sous le second niveau repère d'anhydrite, les

gardes de sel abandonnées au mur seraient d'une trentaine de mètres. Cette épaisseur est

jugée suffisante pour se protéger des argiles inférieures. En ce qui concerne les gardes de sel

conservées au toit, elles ont toutes des épaisseurs suffisamment importantes au stade actuel

de l'exploitation qui permettrait aussi de garantir cette stabilité.

Les diamètres moyens des cavités y compris les deux dernières HA13 et HA14 sont plus faibles

que les valeurs préconisées par le dimensionnement (une moyenne de 72 m par rapport au

diamètre de 120, voire 140 m recommandé par l'étude SOFREGAZ de 1994).

Les distances séparant les différents groupes d'exploitation sont suffisamment importantes et

permettent de limiter les interactions possibles entre les cavités de ces groupes. Ce résultat est

confirmé par les mesures de subsidence qui indiquent que les cuvettes associées aux différents

groupes se rejoignent avec une très faible amplitude (de l'ordre de 20 mm).

Les distances entraxes des cavités des premiers groupes d'exploitation qui constituent des

véritables doublets sont généralement plus faibles que les recommandations d'ARMINES et de

SOFREGAZ formulées après la création de ces cavités. En revanche, celles des deux derniers

groupes qui correspondent à des cavités d'injection respectent largement la première

recommandation et quasiment la seconde. En dépit de cette différence, nous considérons que

les conditions de stabilité à l'échelle des cavités et à l 'échelle de toute la saline sont assurées.

Cette conclusion est surtout appuyée par les résultats des mesures de subsidence qui

montrent que les mouvements de surface sont très limités (vitesses de l'ordre du mm/an,

cuvette maximale d'amplitude 74 mm au niveau de la plus grosse cavité HA12, interaction

réduite entre les groupes d'exploitation).

Les travaux géophysiques effectués pour la reconnaissance géologique dans le secteur où sera

implantée la future cavité HA15 ont confirmé la continuité des formations et l'homogénéité de

leurs conditions géomécaniques.

La modélisation numérique de la cavité HA15 a permis de montrer que le dimensionnement

envisagé est sécuritaire et permet de garantir la stabilité de la cavité et de la surface. Ce

dimensionnement est défini par un diamètre constant de 120 m, un toit de cavité et un mur en


27

forme de dôme, une hauteur de 565 m couvrant les trois couches de sel, une garde de sel au

mur de 40 m et une garde au toit de 70 m et enfin des écartements respectifs par rapport aux

cavités voisines HA13 et HA14 de 430 et 400 m. Ces écartements sont largement supérieures

aux recommandations d'ARMINES de 2007 qui proposaient la règle suivante : 1.8*[D1+D2].

Les mouvements de surface donnés par la modélisation numérique de la cavité HA15 sont de

même ordre de grandeur que les valeurs mesurées au niveau des cavités HA12 et HA14 qui lui

sont équivalentes de point de vue dimensions. Ce résultat confirme la pertinence à la fois des

mesures de subsidence reconstituées et du modèle numérique développé.

La saline étant bordée vers le sud par les stockages de gaz naturel de STORENGY de Tersanne

et de Hauterives, les mesures de subsidence sur l'ensemble de la zone couvrant ces trois sites

indiquent une interférence très limitée. La ligne commune de subsidence est seulement de

5 mm et reste donc très faible.

Le comportement à long terme de l'exploitation a été abordé dans cette étude à travers la

modélisation de la cavité HA15 en admettant que pendant la période examinée de 100 ans

après la fin du lessivage, le puits reste ouvert et la pression de saumure constante. Dans de

telles conditions, la stabilité à long terme est assurée. Les règles de fermeture des cavités ont

été rappelées dans ce rapport et la saline a commencé à les appliquer pour les deux premiers

groupes dont l'exploitation a été arrêtée.

Le zonage sismique en France situe la commune de Hauterives en zone 3 qui correspond à une

sismicité modérée. Depuis 1878, la commune a été soumise à trois évènements sismiques.

Contrairement aux structures de surface, les cavités souterraines sont moins vulnérables aux

dommages des séismes en raison du caractère confiné du milieu. Les cavités de la saline se

trouvant à grande profondeur et pleines de saumure, ces deux facteurs constituent des

paramètres favorables à la stabilité et à l'atténuation des phénomènes en surface. Ce constat

est confirmé par le dernier séisme de 1996 d'intensité 3 qui n'a induit aucun incident au niveau

de l'exploitation.

Compte tenu de tous ces éléments, nous concluons à la stabilité de l'exploitation. Pour les futures

cavités, le dimensionnement adopté pour HA15 et décrit dans ce rapport constitue un modèle

optimum qui permet de garantir à la fois le rendement et la sécurité de l'exploitation. Nous insistons

sur l'importance du contrôle de l'exploitation pendant la phase de création des cavités (régularité du

lessivage, forme en dôme notamment au niveau du toit, échométrie sonar, numérisation) ainsi que le

suivi régulier et complet des mouvements de surface. Dans le cadre de cette étude, un

rapprochement a été initié entre la saline et STORENGY pour effectuer des mesures communes sur

les trois sites : stockage de Tersanne, stockage de Hauterives et saline de Hauterives. Nous

encourageons cette opération car elle ne peut qu'être propice à des mesures consistantes.


Annexes

A N N E X E S

Annexe 1 : Données des cavités

Annexe 2 : Mesures de nivellement


Annexe1 : Données des cavités

A1.1

HA1 Toit du sel : 1 126 m

Volume de sel dissous au 31.12.2014: 441 565 m3

Toit cavité Sabot Pt le plus

bas STOT Max Commentaires

1982 1580 1572 1615 954 62

HA 2 Toit du sel : 1 122 m




1991 1365 1427 1435 243 122,60

1993 Accrochage sonde 1353

1994 Accrochage sonde 1353

1996 1312 1315 1342 23

1997 1303 1306 1330 181 53

2007 1185 1196 1234 63 35





1982 1520 1539 1620 398 95

GROUPE 1 : exploités entre 1965/2006 - a t d’e ploitatio depuis 7 - surveillance des

pressions en tête de puits



A1.2


Volume de sel dissous au 31.12.2014 : 991 537 m3

Toit cavité Sabot

Pt le plus


1996 1274 1296 1364 160 142

1997 1272 1296 1365 158 142

2001 1270 1296 1365 156 143 668 112 m3





1987 1466 ? 1578 360 95

Le groupe HA4/HA5 a fait l’o jet d’u e tude de a a t isatio pou d fi i la du e de su veilla e ava t d’a ive à une stabilité de pression / température permettant de le remettre à

l’ad i ist atio . Les caractéristiques des décompressions sont enregistrées pour en suivre

l’ volutio .

GROUPE 2 : exploité entre 1965/2005 - plus d’e ploitatio depuis - surveillance des pressions

en tête de puits



A1.3


Volume de sel dissous au 31.12.2014: 1 086 257 m3





1992 1612 1638 1660 455 82

1995 1612 1628 1664 455 68



1973 1560 1578 1650 421 83

1989 Outil bloqué 1494 m

1990 1468

Gamma-Ray Outil bloqué 1468 m



1995 1410 1431 1443 271 160

1996 1430 (top

fond) Accrochage 1419 m

1998

1370

Gamma-Ray Accrochage 1376 m

30/09/99

Tentative couper tubing

(COPGO) Gamma-Ray

bloqué 1353 m

Charge explosive bloquée

1309.7 m (dans le sel)

09/12/99 1329 1332 1355 190 62

2006 Débit de saumure trop

important sortie HA6

2007 Débit sur HA6

09/2007 1320 1348 181 58.6

2012 1317 1322 1335 178 76

2013 1301 1311 1323 162 74.5

2014 1218 1232 1243 79 30.6

GROUPE 3 : exploité depuis 1970



A1.4

Volume de sel dissous au 31.12.2014 dans HA8/HA9 = 902 176 m3

HA 8 Toit du sel : 1110 m



1988 1584 1621 1638 474 50

1992 1562 1571 1685 452 80

1993 1544 1558 1644 434 94

1994 1505 1533 1601 395 119

1995 Accrochage sonde 1506 m



HA 9 Toit du sel : 1123 m

Toit cavité Sabot

Pt le plus


1991 1525 1580 1622 402 75

1992 1513 1568 1618 390 85

1993 1480 1556 1584 357 101



1996 1391 1440 1463 268 113


2007 1382 1421 1441 258 126

Le groupe HA8/HA9 est formé de deux cavités superposées qui sont rejointes pour former une mono

cavité. Le puits HA8 a été creusé avec une déviation et débouche sous la cavité développée par HA9.




A1.5





1989 1762

(gamma-Ray) Sabot pas trouvé

1994 Sonde bloquée à 1521 m

1995 1714 1724 1733 555 14

06/2008 1702 1702 1728 542 19,6

2013 1691 1702 1726 532 19





1989 1749 1824

1776

(sous

sonde)

600 82

1990 1678 1692 1773 499 107

1991 1629 1669 1771 480 99

2008 1580 431 Sonde posée à 1617 m

2014 1576 1592 1697 427 83

2015 1548 1578 1677 399 96,4




A1.6


Volume de sel dissous au 31.12.2014 : 1 971 522 m3



1992 1648 1675 1719 500 46

02/1993 1637 1675 1709 489 56

11/1993 Blocage à 1617 m

04/1994 1621 1634 1710 473 71

12/1994 1613 1634 1697 465 78

1995 1605 1634 1684 486 80

1996 1634 Sonde bloquée à 1634 m


1999 1480 1531 1560 332 120



2002 1442 1484 1519 294 152


2005 1402 1414 1507 254 156


04/2007 Sonde bloquée à 1378 m

09/2007 1350 200 Sonde bloquée à 1397 m

2008 1340 192 Sonde bloquée à 1379m

2009 1340 192 Idem

2010 1340 192 Idem

2011 1340 192 Sonde posée 1368

2012 1331 1340 1495 183 153

2013 1303 1314 1494 155 147

Ce groupe était initialement formé de deux cavités (HA10/HA11) forées en 1986 : HA10 est une

avit d’ je tio ui se t à va ue la sau u e, HA ta t la avit d’i je tio . Le puits HA12 a été

foré en 1992 dans le cadre du projet de création du groupe 6. Suite à des problèmes de forage, HA12

a finalement été dévié et connecté sur HA11 pour compléter le Groupe 5 (le projet groupe 6 a été

alors abandonné).



A1.7





1998 1873 1888 1918 541 64 57 274 m3

1999 1792 1798 1892 460 92 255 661 m3

2000 1759 1777 1884 427 92 291 384 m3

2004 1755 1777 1872 423 89 230 838 m3

2013 1725 1741 1828 393 74,1 49 516 m3

2014 1716 1733 1816 384 73,7 64 242 m3

2015 1712 1733 1818 380 76,8 157 400 m3


Volume de sel dissous au 31.12.2014 : 1 037 151 m3



1998 1832 1837 1866 567 9 1 943 m3

1999 1827 1837 1871 562 16 3 838 m3

2000 1773 1785 1853 508 63 123 253 m3

2001 1749 1785 1824 484 81 238 397 m3

2002 1692 1714 1813 427 88 337 706 m3

2004 1659 1692 1773 394 67 405 381 m3

2007 1613 1652 1782 348 88 451 677 m3

2008 1565 1612 1727 299 90,7 468 043 m3

2009 1555 1575 1701 290 90,8 446 614 m3

2010 1540 275 Sonde posée 1561 m

2011 1540 275 Sonde posée 1557 m

2012 1527 1536 1678 262 91,8 463 551 m3

2013 1492 1511 1657 227 92,3 508 621 m3

2014 1473 1495 1645 208 97 535 599 m3

2015 1456 1495 1642 191 98 590 200 m3




A1.8

Figure A1.1 : Profils et écartements des cavités du groupe 1 - HA1/HA2/HA3

HA2

HA1

HA2

HA3

HA1 HA3



A1.9

Figure A1.2 : Profils et écartement des cavités du groupe 2 – HA4/HA5

Figure A1.3 : Profils et écartement des cavités du groupe 3 – HA6/HA7

HA4

HA5

HA6

HA7



A1.10

Figure A1.4 : Profils des cavités du groupe 4 – HA8/HA9

Figure A1.5 : Profils et écartement des cavités du groupe 5 - HA10/HA11/HA12

HA9

HA8

HA10

HA11

HA12

Cavité en cours

d'exploitation

Cavité en fin d'exploitation

(échométries non réalisées

pendant plusieurs années)

Cavité de sortie

de saumure

137.86m



A1.11

Figure A1.6 : Profils des cavités du groupe 7 - HA13/HA14

HA13

HA14

398.17m


Annexe2 : Mesures de subsidence

A2.1

Figure A2.1 : Cuvettes de Subsidence établies en 1990 (Chevalier)



A2.2

Figure A2.2 : Subsidence de la saline de Hauterives entre 1975 et 1990 (Audouard 2016).

Les teintes chaudes indiquent une subsidence quasi nul le, et les froides une subsidence effective ;

l’espa e e t e tre les lignes est de 0.5 mm

Figure A2.3 : Simulation de la subsidence de la saline de Hauterives entre 2004 et 2013 (Audouard 2016).

Les trois points situés au Nord-Ouest de la sali e de Haute ives o t t fi s a it ai e e t afi d’ vite u e expansion irréaliste de la cuvette dans cette direction ; le maximum de subsidence est atteint au nord de HA12

avec une valeur de 59 mm en 9 ans ; l’espa e e t e t e les lignes est de 2 mm.



A2.3

Figure A2.4 : Subsidence de Hauterives depuis la création des cavités entre 2004 et 2013 (Audouard 2016).

L’espa e e t e t e les lig es est de .

p6.1-m moire de fin de travaux v5.docx) · 2018. 2. 15. · mémoire de fin de travaux...

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