Lors de l'achat d'une foreuse de puits d'eau de classe 1000 m comme le WR1000S, une erreur d'appréciation fréquente consiste à ne comparer que la force de levage, le couple et la profondeur de forage de la machine elle-même, en traitant les tiges de forage et le compresseur d'air dans un second temps. Il en résulte que les paramètres de la machine sont conformes, mais qu'une fois dans le trou, dans les sections de roche dure de grand diamètre, l'évacuation des débris est insuffisante, l'efficacité de percussion diminue, ou les spécifications des tiges ne correspondent pas à la tête d'entraînement et au système de rotation. Pour éviter cette inadéquation, l'essentiel est de vérifier le diamètre, la profondeur, les tiges, le marteau fond de trou et la pression et le débit du compresseur d'air sur une même chaîne de paramètres, plutôt que sur plusieurs listes isolées.
Confirmer d'abord les limites paramétriques du WR1000S lui-même
Le WR1000S est une foreuse de puits d'eau sur chenilles à mât télescopique de classe 1000 m, dont les principaux paramètres sont les suivants :
| Élément | Paramètre |
|---|---|
| Profondeur de forage maximale | 1000 m |
| Diamètre de forage | 105–800 mm |
| Force de levage | 52 T |
| Pression axiale | 8 T |
| Couple de rotation | 26000 / 13000 N·m |
| Vitesse maximale correspondante | 70 / 140 r/min |
| Puissance diesel | 194 kW |
| Pression de service recommandée | 1,6–8 MPa |
| Consommation d'air | 16–96 m³/min |
| Tiges de forage | 6 m, diamètre recommandé 114 mm |
| Levage rapide / avance rapide | 30 m/min / 61 m/min |
| Vitesse de déplacement | environ 5 km/h |
| Angle de montée maximal | référence 21° |
| Course des vérins hydrauliques | 1,7 m |
| Force de levage du treuil auxiliaire | 2,5 T |
| Poids total | environ 17,8 T |
| Dimensions hors tout | environ 7,3 × 2,25 × 2,75 m |
Ces paramètres indiquent que le WR1000S dispose d'une réserve de profondeur de classe 1000 m et d'une capacité de diamètre maximal de 800 mm, mais 105–800 mm est une plage de diamètres et ne signifie pas que chaque diamètre peut être foré en construction courante au diamètre maximal à n'importe quelle profondeur et dans n'importe quelle formation. Plus le diamètre est grand, plus les exigences vis-à-vis du compresseur d'air, des tiges, du tubage et de la charge de la machine sont élevées ; cette limite doit être intégrée dès la phase de sélection.
Où se situent généralement les inadéquations dans les grands diamètres et forages profonds
L'inadéquation entre les tiges de forage et la capacité du compresseur d'air n'est souvent pas une simple erreur de paramètre, mais résulte de plusieurs facteurs qui se contraignent mutuellement :
- Lorsque le diamètre augmente, la section annulaire et le volume de poussière de roche augmentent, ce qui accroît le débit d'air nécessaire à l'évacuation.
- Lorsque la profondeur augmente, la distance de transport des débris au fond du trou s'allonge ; si l'évacuation est insuffisante, des sédiments et un rebroyage se forment facilement, ce qui augmente encore le couple et la consommation d'énergie.
- Le marteau fond de trou a sa propre plage de pression de service ; une pression d'air insuffisante affecte directement l'énergie et la fréquence de percussion.
- Si le débit du compresseur d'air est insuffisant, l'efficacité de percussion et d'évacuation diminue simultanément, la vitesse de forage ralentit, et l'usure des tiges ainsi que la consommation de carburant par unité d'avancement augmentent en réalité.
- Si le diamètre des tiges, le filetage et l'interface de la tête d'entraînement ne correspondent pas, la transmission réelle du couple et de la force de levage est limitée.
Par conséquent, lors de l'achat, il convient de considérer la force de levage de 52 T et le couple de 26000/13000 N·m du WR1000S comme les limites supérieures de capacité, puis de recalculer les besoins réels selon la combinaison diamètre, profondeur et formation, et de confirmer que ces besoins restent dans ces limites.
Relier le diamètre, la profondeur, les tiges, le marteau fond de trou et le compresseur d'air en une seule chaîne de paramètres
Diamètre et profondeur
Le diamètre détermine le passage annulaire d'évacuation et la quantité de poussière de roche générée ; la profondeur détermine la distance de remontée des débris et le poids propre du train de tiges. La plage de 105–800 mm du WR1000S est assez large ; lors de l'achat, il faut préciser le diamètre principal de construction et le diamètre maximal du projet, ainsi que la profondeur et le nombre de mètres sur lesquels le diamètre maximal sera utilisé. Considérer « 800 mm » uniquement comme un paramètre de capacité de l'équipement et considérer « 800 mm sur quelle profondeur » comme une condition de construction sont deux choses différentes.
Spécifications des tiges de forage
Le WR1000S utilise des tiges de 6 m, avec un diamètre recommandé de 114 mm. Les spécifications des tiges doivent correspondre à l'interface de la tête d'entraînement, à la transmission du couple de rotation et au système de levage. Le filetage, la rectitude et l'état de fatigue des tiges doivent faire l'objet d'un contrôle continu. À une profondeur de classe 1000 m, si les tiges sont sous-dimensionnées, la transmission du couple et la résistance du train de tiges peuvent devenir limitantes ; si elles sont surdimensionnées, il faut vérifier leur compatibilité avec la tête d'entraînement, le mandrin et les outils de levage. Pour cette plage d'équipement spécifique, il convient de confirmer la liste de compatibilité auprès du fabricant.
Marteau fond de trou et pression de service
Dans la roche dure massive, le WR1000S peut être équipé de marteaux fond de trou à moyenne et haute pression d'air pour le forage DTH, avec une pression de service recommandée de 1,6–8 MPa. Le marteau fond de trou a sa propre plage de pression requise ; lors de la sélection, il faut aligner la pression de service nominale du marteau avec la pression de sortie du compresseur d'air, et non se contenter de la valeur maximale nominale du compresseur. L'augmentation de l'altitude réduit la capacité de sortie réelle du compresseur d'air ; pour les projets en plateau, la correction d'altitude doit être intégrée au calcul de la pression et du débit.
Débit du compresseur d'air
La plage de consommation d'air indiquée dans les données du WR1000S est de 16–96 m³/min. Cet écart est très large, ce qui indique que la consommation d'air varie selon le diamètre, la profondeur, le modèle de marteau fond de trou et la technique de forage. Lors de l'achat, il faut confirmer auprès du fabricant et du fournisseur de compresseur d'air le besoin de débit pour la combinaison « diamètre principal de construction + profondeur maximale + formation cible + altitude », sans se contenter de la valeur minimale ni supposer que 96 m³/min s'applique à toutes les conditions.
Points à confirmer par écrit auprès du fabricant avant l'achat
- La plage de pression et de débit du compresseur d'air recommandée pour le WR1000S aux diamètres principal et maximal prévus.
- Le modèle de marteau fond de trou envisagé, sa pression de service nominale et sa consommation d'air, ainsi que leur correspondance avec la plage de pression recommandée du WR1000S.
- Si des spécifications de tiges alternatives à la tige recommandée de 6 m et 114 mm sont compatibles avec la tête d'entraînement et le système de levage, et quelles sont les limites de compatibilité.
- Comment adapter les méthodes de soutènement de la partie supérieure du trou et le programme de tubage lors du passage d'un forage à la boue à un procédé DTH au marteau fond de trou dans les sections de grand diamètre.
- La correction de l'influence de l'altitude et de la température ambiante du projet sur la pression et le débit réels du compresseur d'air.
- Les principes de traitement des sections complexes telles que les fuites d'air, les venues d'eau et les zones fracturées, ainsi que les mesures de stabilisation du trou à préparer à l'avance.
Toutes ces questions ne trouvent pas de réponse dans les fiches techniques de l'équipement ; certaines nécessitent une évaluation basée sur les données hydrogéologiques du projet. L'équipement fournit la capacité de forage et de contrôle du train de tiges, mais ne remplace pas l'évaluation de l'aquifère, la conception de l'approvisionnement en eau et la conception du rabattement de la nappe.
Signes typiques d'une capacité de foreuse suffisante mais d'un équipement inadéquat
Si les situations suivantes se produisent, il faut d'abord vérifier les tiges de forage et le compresseur d'air, plutôt que de se contenter d'ajuster les paramètres d'exploitation de la foreuse :
- La vitesse de forage dans les sections de grand diamètre est nettement inférieure aux prévisions, et le retour de débris à l'orifice est faible ou discontinu.
- Le couple et la consommation d'énergie augmentent rapidement avec la profondeur, avec des signes de rebroyage.
- Le marteau fond de trou manque de force de percussion ou présente une fréquence anormale, alors que la lecture du manomètre reste dans la plage nominale.
- Il est nécessaire de nettoyer fréquemment le trou ou de remonter et redescendre le train de tiges pour traiter les sédiments.
Ces manifestations sont liées à la longue distance de transport des débris au fond du trou et à une évacuation insuffisante ; les données indiquent également que les forages profonds en roche dure nécessitent un débit d'air stable, une bonne lubrification et un nettoyage continu du trou. Le diagnostic et le traitement spécifiques doivent être déterminés par les techniciens sur site en fonction des conditions réelles ; ce que l'on peut faire lors de l'achat, c'est vérifier clairement les paramètres d'équipement pour éviter de découvrir sur site que le débit du compresseur d'air ou les spécifications des tiges ne conviennent pas.
En résumé
Lors de l'achat du WR1000S pour des forages de grand diamètre et profonds, la force de levage de 52 T et le couple de 26000/13000 N·m répondent au contrôle du train de tiges et à la capacité de rotation, mais ne remplacent pas le calcul de compatibilité du compresseur d'air et des tiges. Aligner un par un le diamètre, la profondeur, les spécifications des tiges, la pression de service du marteau fond de trou et le débit du compresseur d'air sur une même chaîne de paramètres, et effectuer les corrections en fonction de l'altitude, de la formation et des conditions de venue d'eau, est la voie praticable pour éviter que « la machine soit conforme mais que l'équipement tire vers le bas ». Les modèles précis de compresseur d'air, de marteau fond de trou et la plage de compatibilité des tiges alternatives non couverts par les données doivent être vérifiés par écrit point par point auprès du fabricant lors de la phase de confirmation d'achat.