Étude des propriétés hydriques et des mécanismes d ... - sacre

Chapitre 3 : Etude des propriétés hydriques
Dh (µm) Ds (µm)
Tuffeau blanc (Nt = 48%) 2,57 5
Pierre de Sébastopol (Nt = 42%) 10,20 20
rapport D(Séb) / D(Tuf) 3,96 4
Tableau III.9 : Diamètres hydrauliques équivalents
Ce sont les sections individuelles de pores et leur connectivité qui déterminent la valeur de
perméabilité au niveau macroscopique (Laurent, 2001). Mais dans la plupart des pierres sédimentaires,
il existe un seuil de percolation qui détermine un diamètre de pore minimal pour lequel la majeure
partie de l’espace poral devient accessible. Et lors des mesures de perméabilité, l’effet des grands
pores est minime. Chaque évasement représente un lieu de passage facile pour le déplacement du
fluide contrairement aux étranglements où l’écoulement est freiné, ces derniers conditionnant la
perméabilité globale du milieu. Mertz (1991) a montré, en mesurant les perméabilités pour des
systèmes de tubes capillaires de différents diamètres, que la perméabilité d’un réseau est déterminée
par le plus petit rétrécissement. De plus, par l’étude du grès à Meules et du grès Vosgien qui possèdent
des seuils de pore bien définis, Mertz a montré que la perméabilité augmentait avec l’accroissement du
seuil de pore mais sans relation linéaire entre les deux paramètres, ceci à cause du mode de
détermination graphique du seuil de pore et de la singularité du seuil de pore donnant accès à un
pourcentage variable de la porosité.
L’idée courante est de considérer que plus une pierre est poreuse, plus elle est perméable. Ceci est
généralement vrai mais il est nécessaire de prendre en compte la géométrie du réseau poreux comme la
tortuosité et les diamètres d’accès au pore. Comme l’illustrent les courbes d’écoulement (Figure
III.14), il existe une nette différence entre le tuffeau blanc et la pierre de Sébastopol alors que ce sont
toutes deux des pierres à forte porosité. En effet, la perméabilité du tuffeau est de l’ordre de 100 mD
alors que celle de la pierre de Sébastopol de 1400 mD. Cette différence confirme le fait que la
perméabilité est davantage corrélée au diamètre seuil d’accès de pore et à la proportion de
macroporosité qu’à la simple valeur de porosité totale (Remy, 1933 ; Dessandier, 1995). Si on regarde
les calcaires de Lerouville et de Chassignelle qui possèdent des porosités totales assez faibles mais
similaires, alors que leurs seuils de pore sont très contrastés, la perméabilité va dans le sens d’une
macroporosité importante. Ceci s’observe aussi pour les calcaires de Vassens et de Méry. Par ailleurs,
la différence de perméabilité entre les calcaires de Sireuil et de Mériel montre qu’il faut prendre en
compte d’autres paramètres que le simple seuil de pore comme la tortuosité ou bien la nature et la
forme des minéraux constitutifs de la pierre. Par exemple, les Grès Vosgien et à Meules, qui possèdent
des porosités totales et des seuils de pore similaires, ont des perméabilités très différentes. Ceci étant
dû à la différence de taille des particules argileuses qui sont plus ou moins facilement mobilisables
pour obstruer certains pores et ainsi diminuer la connectivité du réseau poreux (Thomachot, 2002).
Kévin Beck (2006) 113