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Fabian De WeirdtGeoprobe Environmental Technologies s.a.
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1. Introduction/contexte
2. Le Direct Push
3. Machines Geoprobe®
4. Outils principaux Geoprobe®
5. Sondes et techniques Direct Image®
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Investigation environnementale souterraine :
= caractérisation de la nature et de l’extension d’une contamination du sous-sol
le plus souvent générée en réponse à un cadre juridique légal ou pro activement par des entreprises soucieuses de leur image
le succès d’un projet (investigation/caractérisation/assainissement) se mesure à la capacité de résoudre les problèmes à un optimum économique acceptable pour la société en général ou l’entreprise en particulier
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Investigation / caractérisation / assainissement : en cours depuis +/- 40 ans
(Superfund : > 30 ans / milliards de USD)
Selon étude OTAN 1996 : près de 500.000 sites potentiellement pollués déclarés … mais il en arrive de nouveaux chaque année
(Coût estimé caractérisation/ assainissement :
+/- 187 milliards de dollars / plusieurs décennies)
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Marché américain en pleine maturité, au niveau assainissement dans cycle de vie des sols pollués (caractérisation/assainissement/fermeture )
Suite difficulté budgétaire : changement d’approche gestion plus économique étude de risque et gestion des risques (Risk-Based approach …) terrain géré en fonction de ses potentialités ET investigué via de nouvelles technologies / méthodologies (TRIAD approach Conceptual Site Model)
Conclusion : énorme expérience qui devrait être mise à profit par l’Europe
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Etude EEA 2000 : 300.000 à 1.500.000 sites potentiellement pollués déclarés
Etude EEA 2014 :
o 2.500.000 sites potentiellement pollués / 45% identifiés / 15% assainis
o 342.000 sites sont pollués et nécessiteraient assainissement, mais la plupart (70%) doivent encore être identifiés . Seuls 15% ont fait l’objet d’un assainissement ‘’traditionnel’’ (excavation + traitement ex-situ)
o Coût estimé de la gestion des sols contaminés = 6,5 milliards €/an
En général, l’Europe se trouve au début du « cycle de vie » des sols pollués (caractérisation/assainissement/fermeture )
Grande variation de maturité d’un pays à l’autre Grande variabilité dans inventaire (définition + interprétation)
sous estimation grossière
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Manque de politique globale au niveau Européen adressant la problématique spécifique des sols pollués
Hétérogénéité des réponses
Explication : manque de définition uniforme diversité dans la définition de risque acceptable (notion de seuil) approches différentes des études de risque et du point final de fermeture d’un chantier
Grandes réticences au changement
A noter Flandre : bon élève (mise en application décret sol : oct. 96) o 1999 : 7870 sites contaminés identifiés (vs 150 pour la Wallonie) 2036 pour élimination pollutions historiques (> oct. 1995)o BOFASo VLABOTEX ..
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Remblais
Limons
Argile
Panache
Sable
Sable
Schiste argileux
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Remblais
Limons
Argile
Panache
Sable
Sable
Schiste argileux
Q1 : à quelle profondeur un échantilllon d’eau est-il collectable ?
Q2 : quelles sont les zones plus imperméables ?
Q3 : les chemins d’écoulement sont-ils continus ?
Q4 : pourrait-on obtenir plus d’information ?
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Matériel lourdexposition du travailleur aux polluantscoûts de gestion
Travail par rotation
stripping des COV très grande imprécision
Lent
Echantillonnage ?
Génération de déchets (‘’cuttings’’)
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Développe et fabrique des machines de sondage
de sols depuis 1988 (Salina, KS)
Applications environnementales, géotechniques …
Direct Push & outils associés
Outils Direct Image®(EC, MIP, HPT, MIHPT, HPT-CPT..)
Slug Tests pneumatiques
Pompes d’injection (coulis de bentonite, remédiation …)
Sonic & outils associés
Représenté en Europe depuis 1995
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Pas de génération de déchets
pas d’exposition aux polluants
aucun coût d’élimination
Destruction minimale en surface
Collection d’échantillon de sol non remanié, représentatif , sous gaine
Intégrité physique et chimique
Enfoncement des tiges/outils et échantillonnage rapide eau/ sol/gaz du sol
Mobilisation rapide et économique
Possibilité de diagraphies nombreuses et variées ( VOC, EC, …)
Détection de COV (MIP-EC) Mesures géophysiques ( EC/CPT/ SPT)
Mesures de perméabilité (Slug Tests)
Injection coulis de bentonite/ciment
produits de remédiation (biologique, chimique)
trou net de faible diamètre
Faible encombrement des machines
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Modèle 420M
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420M :
187 kg
1,07 m de course
2,38 m H max
5,3 T à la poussée
6,4 T à l’extraction
468 Nm à 125 rpm
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Modèle 540MT
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540MT :
329 kg
1,37 m de course
3,07 m H max
8,2 T à la poussée
11,4 T à l’extraction
468 Nm à 125 rpm
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Modèle 54LT
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54LT :
1232 kg
1,37 m de course
3,12 m H max
9,1 T à la poussée
12,3 T à l’extraction
841 Nm à 80 rpm
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Modèle 6712DT
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6712DT :
2682 - 2946 kg
1,67 m de course
3,90 m H max
16,7 T à la poussée
22,3 T à l’extraction
572 Nm à 156 rpm
GA2500 :
3389 Nm à 70 rpm max
1694 Nm à 150 rpm max
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Tarières creuses :
2,25’’ / 57 mm DI
4,25’’ / 108 mm DI
6,25’’ / 159 mm DI
Tarières creuses
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Modèle 7822DT
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7822DT :
3632 kg
1,98 m de course
4,75 m H max
16,4 T à la poussée
21,8 T à l’extraction
701 et 864 Nm à 234 rpm max
GA4100 à 4 vitesses (option) :
5423 Nm à 75 rpm max
542 Nm à 750 rpm max carottage (‘’wireline’’ ..)
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Modèle 7822DT & 7822LC
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7822DT / 7822LC :
3632 kg
1,98 m de course / 1,68 m de course
4,75 m H max / 3,01 m H max
16,4 T à la poussée
21,8 T à l’extraction
701 et 864 Nm à 234 rpm max
GA4000 à 2 vitesses :
5423 Nm à 95 rpm max
2711 Nm à 150 rpm max
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Modèle 7822DT
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Modèle 3230DT
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3230DT :
7711 kg
2,13 m de course
7,26 m H max
22,7 T à la poussée
36,4 T à l’extraction
GH64 ou GH70
CB6.2 à 4 vitesses (option) : 8156 Nm max
800 rpm max
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Modèle 8040DT
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8040DT :
7938 kg
2,13 m de course
5,89 m H max
27 T à la poussée
36,4 T à l’extraction
GH80/CB8 8135 Nm à 100 rpm
4067 Nm à 200 rpm
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SPT / DH
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Drop Hammer / SPT
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Modèle 8140LC
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8140LC :
8777 kg
2,33 m de course
6,32 m H max
9 T à la poussée
9 T à l’extraction
GV4 :
0-135 Hz
5427 Nm à 80 rpm max
3392 Nm à 120 rpm max
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Modèle 8140LC
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114 mm DE 152 mm DE 194 mm DE 244 mm DE
4’’ 6’’ 8’’ 10’’
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4’’ X 6‘’
6’’ X 8‘’
8’’ X 10‘’
SDT45 : liners de 77 mm DI (.. jusqu’à 3 m de long)
SDT60 : échantillons de 109 mm
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Applications :
Échantillonnage
Installation de puits
Géothermie
Reconnaissance géotechnique/sismique
Exploration minérale
Sédimentologie
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Diamètres de tiges/tubes
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32 x 16 mm
38 x 16 mm
53 x 38 mm
83 x 67 mm
89 x 70 mm
114 x 95 mm
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Systèmes Macro-Core
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Systèmes Dual-Tube
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Systèmes Dual-Tube
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Systèmes Dual-Tube
FedExSol - Modave 27 mai 2015 41
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Diamètre de liners (sols)
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Macro-Core
38 mm DI
DT325
47 mm DI
MC7/DT45
77 mm DI
DT22
29 mm DI
Large-Bore
38 mm DI
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Large Bore : Ø 25mm
Macro-Core : Ø 38mm
MC7 : Ø 77mm
DT22 : Ø 29mm
DT325 : Ø 47mm
Echantillonnage de sols
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Crépines préenrobées
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SP16/SP22
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SP16/SP22
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Pas d’agitation pendant l’échantillonnage
Turbidité ↓↓↓
Profondeur max : .. 25 .. 50 .. 75m …
Jusqu’à 400 ml/min
Recommandé par
US EPA
Bladder Pump
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Système PRT
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Implants
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Injection probe
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Injection probe
FedExSol - Modave 27 mai 2015 51
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GP300/GP350 :
3 - 13 lpm à 90 bar max
Pour bentonite/ciment, produits à haute viscosité
(HRC®..)
GP300/GP350
FedExSol - Modave 27 mai 2015 52
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GP800 :
30 lpm à 45 bar max
Pour fluides corrosifs
(acides, permanganates,
peroxyde d’hydrogène/Fenton’s)
GP800
FedExSol - Modave 27 mai 2015 53
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TRIAD approach (US EPA) = cadre pour une approche stratégique basée sur 20-30 ans d’expérience d’assainissement de sites contaminés
Systematic Project Planning
Dynamic Work Plan Strategies
Real-Time Measurement Technologies
Diminuer les coûts liés à un projet
Diminuer les incertitudes pour de meilleures décisions
Élaboration d’un Modèle Conceptuel de Site (CSM) plus approprié
Usage proactif de nouveaux outils d’investigations et d’assainissement
FedExSol - Modave 27 mai 2015 54
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TRIAD approach (US EPA)
Plus grand nombre de données de haute qualité
Meilleure compréhension de la géologie et de la contamination
Phase d’investigation plus courte
Moins de mobilisation
Meilleurs paramètres pour l’évaluation des risques et la prise de décision
Diminution des coûts de gestion du projet
FedExSol - Modave 27 mai 2015 55
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FedExSol - Modave 27 mai 2015 56
Remblais
Limons
Argile
Panache
Sable
Sable
Schiste argileux
Q1 : à quelle profondeur un échantilllon d’eau est-il collectable ?
Q2 : quelles sont les zones plus imperméables ?
Q3 : les chemins d’écoulement sont-ils continus ?
Q4 : pourrait-on obtenir plus d’information ?
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Gamme d’outils spéciaux pour des mesures particulières :
Sondes :o EC
o MIP
o HPT
o (CPT)
Sondes combinées :o MIP-EC-CPT
o HPT-EC-CPT
o MIP-EC-HPT (MIHPT)
o HPT-GWS
Slug Tests Pneumatiques
FedExSol - Modave 27 mai 2015 57
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Direct Sensing
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EC : mesures de la conductivité électrique du sous-sol en fonction de la profondeur EC = f (granulométrie) géologie (non-
consolidée)
MIP–EC : analyse en continu d’un effluent gazeux provenant du sous- sol par des détecteurs CPG
localisation des COV en fonction de la profondeur
HPT–EC : mesures en continu de la pression d’injection estimation de la perméabilité/conductivité hydraulique (K)
CPT : mesures en continu de paramètres (qc, Fs, u) du sous-sol
géologie
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Mesures EC
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Règle générale :
EC = f (granulométrie)
Avantages :
Très rapide (> 200m/jour)
Résultats reproductibles
Percussion permise
Faible coût
Permet de distinguer les zones de
haute/faible perméabilité
Visualisation 3D
Interférences :
ions (eaux saumâtres, sels, acides ..) SC520
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EC
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MIP-EC
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PID
ECD
EC
FID
t°
ROP
profondeur
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MIP
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localisation des COV en fonction de la profondeur
MIP = Membrane Interface Probe
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MIP
FedExSol - Modave 27 mai 2015 63
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Développée par Geoprobe Systems® (brevet US)
Détection in-situ et en continu de COV
(HC légers, BTEX, solvants chlorés, CFC ..)
Semi-quantitatif
Diagnostic rapide d’un site (source, plume ..)
Guide la phase ultérieure d’échantillonnage
Estimation de l’efficacité d’un assainissement in-situ
Visualisation en 3D
50-80m/jour
Détecteurs standards : FID-PID-XSD
Couplage MS présenté comme un must
MIP
FedExSol - Modave 27 mai 2015 64
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Profil MIP
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EC
pro
fondeur
ROPt°PIDXSDFID
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Profil MIP
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Diagraphies 2D/3D
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Modélisation 3D
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Modélisation 3D
FedExSol - Modave 27 mai 2015 69
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HPT
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estimation de la perméabilité/conductivité
hydraulique (K)
HPT = Hydraulic Profiling Tool
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HPT
FedExSol - Modave 27 mai 2015 71
P
F HPT flow (~250 ml/min)
HPT (total) pressure(100 psi / 690 kPa)
Line pressure (120 psi / 828 kPa)
Loi de Darcy :K ~ Q/P K ~ 1/P si Q est constant
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HPT
FedExSol - Modave 27 mai 2015 72
K ~ Q/Pinj
Ptotale = patm + phydro + pinj
pinj = Ptotale – (patm + phydro) = pcorr
mesuré par un
test de dissipation
(effectué pendant le sondage)
mesuré en
surfacemesuré
par le
senseur
mesuré par un débitmètre digital
à la pompe
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Modèle empirique valable pour 0,03 m/jour < K < 25 m/jour
HPT
FedExSol - Modave 27 mai 2015 73
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HPT
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pro
fondeur
EC Ptot Pinj débitK
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accès rapide à la valeur K (1,5 cm)
modélisation de la migration de la plume
outil précieux dans la gestion des risques
outil précieux dans le projet d’assainissement
corrige la valeur EC
détection d’anomalies
Avantages HPT
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MIHPT
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MIHPT = MIP + HPT
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MIHPT
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pro
fondeur
EC PID XSD
débitPcorr
K
ptot
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Profilage HPT-EC
Echantillonnage d’eau à de
multiples intervalles grâce à une
Bladder Pump intégrée
HPT-GWS
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Profils HPT-EC pour l’interprétation de l’hydro-stratigraphie et
l’identification des chemins préférentiels de migration
Echantillonnage précis
Plusieurs échantillons d’eau par trou
Utilisation d’eau désionisée pour contraste avec l’eau souterraine
Bladder pump = échantillonnage à faible débit de très haute qualité
HPT-GWS
FedExSol - Modave 27 mai 2015 79
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HPT-GWS
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HPT-GWS et MIP
FedExSol - Modave 27 mai 2015 81
Distribution verticale des X-VOCs
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FedExSol - Modave 27 mai 2015 82
Passage progressif de la méthodologie classique vers les méthodes modernes
Faire en sorte que l’approche « Risk-based » et les nouvelles technologies soient acceptées :
par les décideurs
par la société
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FedExSol - Modave 27 mai 2015 83
Merci de votre attention
www.geoprobe.be
www.geoprobe.com
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CPT
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CPT
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Avantages :
Profilage continu et en détail
Interprétation standardisée des résultats
Résultats moins ambigus que les mesures EC
Difficile à battre .. au bon endroit
Inconvénients :
Pas de percussion !
Profondeur limitée
Pas pour tous les sites
Nécessite un opérateur qualifié
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Seismic CPT
FedExSol - Modave 27 mai 2015 86
Couplé au CPT
Evaluation des risques de liquéfaction
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Slug Tests pneumatiques
FedExSol - Modave 27 mai 2015 87
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Slug Tests pneumatiques
FedExSol - Modave 27 mai 2015 88
Possible avec les outils de petitsdiamètre
1m/jour < K < 200m/jour
Intervalles multiples à endroitsmultiples
Initiation pneumatique pour des données de très haute qualité
Optimisation du design de
remédiation
Développement indispensable
Pas besoin de puits permanent
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Slug Tests pneumatiques
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Slug Tests pneumatiques
FedExSol - Modave 27 mai 2015 90
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Slug Tests pneumatiques
FedExSol - Modave 27 mai 2015 91
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LL-MIP
FedExSol - Modave 27 mai 2015 92
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LL-MIP
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LL-MIP
FedExSol - Modave 27 mai 2015 94
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LL-MIP
FedExSol - Modave 27 mai 2015 95
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MIP-HTL
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Modèle 8040DT
FedExSol - Modave 27 mai 2015 97
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Modèle 3230DT
FedExSol - Modave 27 mai 2015 98