Foreuse pour puits d'eau sur chenilles
Le WR1000S est une foreuse hydraulique sur chenilles à service intensif conçue pour les puits d'eau très profonds de 1 000 m, l'approvisionnement en eau des grandes zones minières, l'eau industrielle et les études géothermiques. La machine adopte une structure à mât télescopique, prend en charge des tiges de forage de 6 m, atteint une profondeur maximale de 1 000 m et un diamètre de forage de 105 à 800 mm, et dispose d'une force de levage de 52 T, d'un couple de rotation de 26 000 / 13 000 N·m et d'une motorisation diesel de 194 kW. Elle convient aux projets de forage profond à long cycle, à grand diamètre, en formations complexes et exigeant une grande capacité de manutention du train de tiges.
Par rapport aux modèles de 600 m et 750 m, la valeur essentielle du WR1000S réside dans une plus grande réserve de profondeur et une meilleure maîtrise du train de tiges. Dans les régions où les eaux souterraines peu profondes ne suffisent pas à répondre à la demande, où les aquifères profonds sont enfouis à grande profondeur ou où le projet nécessite des investigations à grande profondeur, un équipement de classe 1 000 m offre une plage d'intervention plus large. La profondeur réelle du puits doit toutefois être déterminée à partir des données hydrogéologiques, de la structure des formations et de l'aquifère cible.
Le S du modèle désigne le mât télescopique. Pour une foreuse lourde de classe 1 000 m, le transport et les déplacements sur site constituent en eux-mêmes une part importante de l'organisation du projet. Le mât télescopique permet de réduire l'encombrement de la machine en configuration transport tout en conservant la hauteur de travail nécessaire au forage profond en configuration opérationnelle, conciliant ainsi chargement, gabarit routier et capacité de travail avec des tiges de 6 m.
Le WR1000S utilise des tiges de forage de 6 m, avec un diamètre recommandé de 114 mm. Pour un forage de 1 000 m, l'emploi de tiges trop courtes multiplierait les opérations de vissage et dévissage, et le temps auxiliaire comme la pénibilité augmenteraient rapidement. Les tiges de 6 m réduisent le nombre de raccords et conviennent mieux aux forages profonds de longue durée. Les filets, la rectitude et l'état de fatigue des tiges doivent faire l'objet d'un contrôle continu.
À 1 000 m de profondeur, le poids propre des tiges, le frottement sur les parois, le poids des tubages et les coincements locaux imposent des exigences élevées au système de levage. Le WR1000S offre une force de levage de 52 T et une poussée axiale de 8 T, utilisables pour les manœuvres normales, la récupération des outils en forage profond et certaines opérations de tubage de grand diamètre. En cas de résistance anormale, il convient de privilégier le curage, la traction progressive et l'analyse de l'état du trou.
Le système de rotation développe un couple maximal de 26 000 / 13 000 N·m, pour une vitesse maximale de 70 / 140 tr/min. Les conditions à faible vitesse et couple élevé conviennent mieux aux grands diamètres, aux roches dures et aux tronçons à forte friction ; les vitesses plus élevées sont utilisables dans les phases à moindre résistance. En forage profond de 1 000 m, les paramètres de rotation doivent être ajustés dynamiquement selon la charge du train de tiges et l'évacuation des débris.
La plage de diamètres de forage de 105 à 800 mm couvre des besoins variés, du puits d'eau profond classique au forage d'ingénierie de grand diamètre. Les grands diamètres permettent d'installer de gros tubages, de pomper de forts débits et de réaliser certains grands projets de rabattement, mais plus le diamètre est grand, plus les exigences vis-à-vis du compresseur, des outils, du tubage et de la charge de la machine sont élevées ; il ne faut donc pas dimensionner systématiquement l'opération sur le diamètre maximal.
La pression de service recommandée est de 1,6 à 8 MPa, pour une consommation d'air de 16 à 96 m³/min. Les forages profonds de 1 000 m et les projets de grand diamètre en roche dure exigent des compresseurs à pression et débit très élevés. Le choix réel doit être déterminé en fonction du marteau fond de trou, du diamètre, de la profondeur, de l'altitude et de la dureté de la roche ; un débit insuffisant affecte directement l'impact et l'évacuation des débris.
Dans les roches dures massives, un marteau fond de trou à moyenne ou haute pression peut être utilisé pour le forage DTH. En forage profond de 1 000 m, les débris doivent parcourir une grande distance ; si l'évacuation est insuffisante, des sédiments se forment et les débris sont rebroyés, ce qui augmente le couple et la consommation d'énergie. Les forages profonds en roche dure exigent donc un débit d'air stable, une bonne lubrification et un curage continu.
Le WR1000S prend également en charge le forage rotary à la boue. Pour les sols, argiles, sables et graviers, la stabilité du tronçon supérieur conditionne directement la suite du forage profond. Il est possible d'établir d'abord un tronçon stable avec de la boue, un tubage ou d'autres méthodes de soutènement, puis de passer au procédé DTH dans la roche.
Lorsqu'un forage profond traverse une zone de faille fracturée, des éboulements, des réductions de diamètre, des pertes d'air et des coincements peuvent survenir. Dans ces tronçons, il faut réduire la vitesse d'avancement, renforcer le curage et utiliser selon le cas tubage, mousse ou autres mesures de stabilisation. En cas de fortes pertes d'air, il convient d'analyser l'ampleur des fissures et des cavités plutôt que de se contenter d'augmenter la pression du compresseur.
À l'entrée dans l'aquifère principal profond, les venues d'eau modifient l'évacuation des débris, le fonctionnement du marteau fond de trou et les pressions. Il faut enregistrer la profondeur des principaux niveaux producteurs et ajuster l'alimentation en air, le curage et le tubage selon les débits. Lors de la complétion, la conception des crépines, des bouchons d'étanchéité et du type de pompe final doit tenir compte de la répartition des aquifères.
Les zones agricoles à nappe profonde, les grandes exploitations et les régions arides peuvent nécessiter des puits de plus de 500 m. Le WR1000S dispose d'une réserve de profondeur de classe 1 000 m, utilisable pour les puits d'irrigation profonde et les puits à fort débit. Le projet doit déterminer le diamètre et la structure du puits en fonction de la surface irriguée, des besoins en eau et des conditions de l'aquifère.
Pour les collectivités et projets d'infrastructure où les ressources peu profondes sont insuffisantes et les besoins en eau importants, le WR1000S permet le développement de grandes ressources en eau souterraine profonde. Une étude hydrogéologique et une évaluation de la qualité de l'eau doivent être réalisées avant les travaux ; la machine offre une capacité de forage profond, mais ne remplace pas l'évaluation de l'aquifère ni la conception de l'alimentation en eau.
Les grandes zones minières ont souvent besoin d'une source d'eau stable à long terme pour les usages domestiques et la production auxiliaire. Le châssis chenillé, la force de levage de 52 T et la puissance de 194 kW du WR1000S conviennent mieux aux projets de puits en zone minière à forte charge, pour l'alimentation des camps, l'abattage des poussières, le lavage des équipements et une partie de l'eau de production auxiliaire.
La profondeur de classe 1 000 m et le diamètre maximal de 800 mm permettent à la machine de réaliser certains forages de rabattement de grande envergure. Les projets de rabattement doivent déterminer l'emplacement, l'espacement, le diamètre, les crépines et le débit de pompage à partir des données hydrogéologiques ; la foreuse réalise le forage, mais ne remplace pas la conception complète du rabattement.
Le WR1000S convient également à certaines études géothermiques et à des forages de gradient de température. Outre la profondeur, ces projets doivent prendre en compte la température des formations, la stabilité des parois, les matériaux de tubage et les modes de circulation. Pour les puits de développement géothermique proprement dits, les outils et la structure du puits doivent être définis par une conception spécifique.
La vitesse de levage rapide est de 30 m/min et la vitesse d'avance rapide de 61 m/min, principalement pour le retour de la tête motrice, la manipulation des tiges et les mouvements auxiliaires. En forage de 1 000 m, chaque temps auxiliaire paraît faible, mais leur accumulation sur la durée pèse fortement sur le délai global ; l'association de mouvements rapides et de tiges de 6 m est donc d'autant plus intéressante.
Le moteur diesel de 194 kW fournit la puissance à la rotation, à l'avance, au déplacement sur chenilles et aux systèmes auxiliaires. Les forages très profonds durent longtemps et imposent de fortes charges ; il faut renforcer l'entretien du refroidissement moteur, du filtre à air, du circuit de carburant et de la température d'huile hydraulique afin d'éviter toute perte de puissance due à la chaleur et aux poussières.
La vitesse de déplacement est d'environ 5 km/h, avec une pente maximale de référence de 21°. Pour une machine lourde de 17,8 T, cette vitesse sert principalement aux déplacements internes au chantier et entre les positions de forage. Avant tout déplacement, il faut vérifier la portance des voies, la pente, le rayon de braquage et la nature des sols meubles.
Les vérins hydrauliques ont une course de 1,7 m et aident à mettre à niveau et à stabiliser la machine sur des plateformes irrégulières. Un chantier de classe 1 000 m dure longtemps et l'horizontalité de la machine conditionne directement les efforts sur le mât, la déviation du trou et la sécurité. Sur sol meuble, des plaques de répartition suffisamment grandes doivent être utilisées pour éviter tout tassement à long terme.
Le treuil auxiliaire offre une force de levage de 2,5 T, utilisable pour la manutention des marteaux fond de trou, des tiges, des outils de tubage et d'autres accessoires de chantier. Les projets de forage très profond mobilisent davantage d'outils, plus lourds ; il convient de planifier les itinéraires de levage et les zones de stockage pour ne pas gêner l'espace d'opération de la machine.
La machine pèse environ 17,8 T pour des dimensions d'environ 7,3 × 2,25 × 2,75 m. Le transport nécessite de vérifier la charge utile du porte-char, les limitations de largeur et de hauteur, ainsi que la portance des ponts ; le mât télescopique doit être verrouillé de manière fiable et les tiges de 6 m et les tubages arrimés séparément. À l'arrivée sur site, il faut également prévoir un espace suffisant pour le déploiement du mât et l'installation du compresseur.
Selon les formations et les besoins du projet, des pompes à boue, des pompes centrifuges, des générateurs et des pompes à mousse sont disponibles en option. Les projets en terrains meubles dépendent davantage du circuit de boue, les forages profonds en roche dure d'un compresseur à grand débit et d'un marteau fond de trou, et les formations fissurées ou à pertes d'air peuvent nécessiter l'assistance de mousse. Un choix d'options pertinent vaut mieux qu'une simple accumulation d'accessoires.
Avant chaque journée de travail, contrôler le moteur, le circuit hydraulique, le mât télescopique, les vérins, les chenilles, le treuil auxiliaire, les flexibles d'air haute pression et les tiges ; en phase de forage profond, consigner en continu l'évolution du couple, de la pression d'air, des débris, des venues d'eau et de la résistance à l'extraction ; avec des tiges de 6 m, vérifier que le mât est entièrement déployé et verrouillé de manière fiable, et arrêter la machine pour analyse dès qu'une anomalie tendancielle apparaît.
En raison des différences de conditions géologiques, d'outils de fond, d'angle de forage et de modes opératoires, l'efficacité de forage, la profondeur et le résultat final de complétion dépendent des conditions réelles du site.
| Paramètre | Valeur |
|---|---|
| Paramètres de base | |
| Modèle | WR1000S |
| Type d'équipement | Foreuse de puits d'eau lourde sur chenilles à mât télescopique |
| Profondeur maximale | 1 000 m |
| Diamètre de forage | 105–800 mm |
| Structure du mât | Mât télescopique |
| Formations adaptées | Formations meubles et rocheuses |
| Tiges et système d'avance | |
| Longueur des tiges | 6 m |
| Diamètre de tige recommandé | 114 mm |
| Poussée axiale | 8 T |
| Force de levage | 52 T |
| Vitesse de levage rapide | 30 m/min |
| Vitesse d'avance rapide | 61 m/min |
| Système de rotation | |
| Couple de rotation maximal | 26 000 / 13 000 N·m |
| Vitesse de rotation maximale | 70 / 140 tr/min |
| Compatibilité du système pneumatique | |
| Pression de service recommandée | 1,6–8 MPa |
| Consommation d'air recommandée | 16–96 m³/min |
| Marteaux fond de trou compatibles | Séries moyenne et haute pression |
| Motorisation | |
| Moteur | Moteur diesel |
| Puissance moteur | 194 kW |
| Systèmes auxiliaires | |
| Force de levage du treuil auxiliaire | 2,5 T |
| Course des vérins hydrauliques | 1,7 m |
| Déplacement et caractéristiques générales | |
| Vitesse de déplacement | 5 km/h |
| Pente maximale | 21° |
| Poids de la machine | 17,8 T |
| Dimensions | 7,3 × 2,25 × 2,75 m |
| Méthodes de forage | |
| Forage rotary hydraulique à tête motrice | Adapté aux puits d'eau profonds classiques et aux grands diamètres |
| Forage DTH au marteau fond de trou | Adapté aux roches altérées, fissurées et dures massives |
| Forage rotary à la boue | Adapté aux sols, argiles, sables, graviers et autres formations meubles |
| Accessoires en option | |
| Pompe à boue | En option |
| Pompe centrifuge | En option |
| Générateur | En option |
| Pompe à mousse | En option |
| Applications typiques | |
| Puits d'eau profonds | Développement de l'eau souterraine en milieu rural, communautaire, industriel et à grande échelle |
| Irrigation agricole | Puits d'irrigation profonds, grandes exploitations et puits agricoles à fort débit |
| Approvisionnement en eau des zones minières | Eau domestique, abattage des poussières, camps et eau de production auxiliaire des mines |
| Rabattement en zone minière | Forages de rabattement pour mines à ciel ouvert, mines souterraines et grands travaux |
| Alimentation en eau industrielle | Usines, parcs industriels et grands projets d'ingénierie |
| Études géothermiques | Forages de gradient de température et certaines études géothermiques |
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