La WRTR1000 prend en charge la circulation directe de boue, la mousse à air, le marteau fond de trou DTH ainsi que, en option, la circulation inverse par air lift. Le choix entre ces quatre procédés ne repose pas sur une préférence d'équipement, mais sur la capacité de la formation traversée à être efficacement fragmentée, sur la remontée stable des cuttings jusqu'à la surface et sur la tenue de la paroi du trou. Lors de la sélection, il convient d'abord d'identifier le type de formation, puis de vérifier les conditions requises par le procédé correspondant.
Commencer par examiner les bases de commutation de procédés offertes par la machine
La WRTR1000 est une foreuse rotative tractée pour puits d'eau de classe 1000 m. La machine intègre sur un châssis tracté une motorisation diesel indépendante, une table de rotation de 25 kN·m, un mât K télescopique hydraulique de 60 T, un double treuil, une pompe à boue à grand débit BW1200/7 et un générateur auxiliaire de 50 kW. La table de rotation offre un couple maximal de 25 kN·m et quatre vitesses : 37 / 52 / 84 / 145 tr/min ; le mât a une hauteur totale de 19,5 m, une hauteur utile de 18,482 m et une charge maximale de 60 T ; le diamètre maximal de passage de la table est de 660 mm. Ces paramètres constituent la base commune de rotation, de levage et de circulation pour les quatre procédés.
Il convient de noter que la profondeur maximale de forage de 1000 m est une caractéristique de positionnement de la machine ; la profondeur réelle doit être déterminée en fonction du diamètre du trou, de l'outillage, de la formation, du mode de circulation et de la conception du puits, et ne peut pas être appliquée telle quelle à toutes les combinaisons de procédés.
Circulation directe de boue : choix courant pour les argiles, silts et sols tendres
Les argiles, silts et autres sols tendres peuvent être forés par circulation directe de boue, en utilisant les propriétés de la boue pour stabiliser la paroi et ramener les cuttings en surface. La pompe à boue BW1200/7, avec une pression maximale de 7 MPa et un débit de 1200 L/min, peut être utilisée pour la remontée des cuttings, le soutènement, le refroidissement du trépan et le contrôle de la pression dans le trou lors de la circulation directe en forage profond. À mesure que la profondeur augmente, la résistance à la circulation et la distance de transport des cuttings augmentent ; une pompe à boue à grand débit est plus favorable au maintien d'une remontée stable.
Dans les couches argileuses, il faut éviter l'engorgement du trépan et les difficultés de remontée ; on peut améliorer l'état de forage en ajustant la vitesse de rotation, le type de trépan et les propriétés de la boue. En entrant dans les couches sableuses et graveleuses, les formations meubles sont sujettes à l'effondrement, aux pertes de boue et à l'élargissement du trou ; un tubage temporaire ou un tubage échelonné peut être nécessaire. Le passage de 660 mm de la table et la charge de 60 T du mât offrent une marge opérationnelle pour les travaux de tubage, mais le nombre de colonnes de tubage doit être déterminé en fonction de la conception géologique.
Mousse à air : pour les sections sèches, à pertes ou à faible remontée de cuttings
Le forage à la mousse à air peut être utile dans certaines sections sèches, à pertes ou nécessitant une meilleure capacité de transport des cuttings. Il ne s'agit pas d'une alternative universelle à la circulation directe de boue ; la concentration de mousse, le débit d'air et le mode d'injection doivent être ajustés en fonction de la profondeur, du diamètre et de la perméabilité de la formation, et des paramètres uniformes ne peuvent pas couvrir toutes les formations.
Lors de l'achat, il convient de vérifier auprès du fabricant les éléments suivants : plage de pression et de débit du compresseur requis, type d'agent moussant et équipement d'injection, mode d'étanchéité de l'orifice et de contrôle des retours, ainsi que l'applicabilité réelle de ce procédé à la profondeur cible. Ces éléments ne sont pas détaillés dans la documentation existante de la machine et doivent être confirmés point par point lors de la demande de prix.
Marteau fond de trou DTH : méthode de forage dans les roches dures massives
Lorsque le forage atteint une roche dure relativement massive, un compresseur, un marteau fond de trou et un trépan appropriés peuvent être configurés pour le forage DTH. Dans les forages profonds en roche dure, il faut particulièrement surveiller la capacité du compresseur, la lubrification du marteau et l'évacuation des cuttings ; si les poussières de roche au fond ne sont pas évacuées à temps, l'efficacité de forage diminue nettement.
Lors de la sélection, il faut vérifier si la pression et le débit d'air du compresseur correspondent au modèle de marteau fond de trou et au diamètre du trou envisagés, les séries de spécifications du marteau et du trépan, ainsi que les conditions auxiliaires de lubrification et d'évacuation. Les paramètres précis du compresseur ne figurent pas dans la documentation de la machine ; cette partie doit être confirmée séparément selon le diamètre et la profondeur de la section de roche dure.
Circulation inverse par air lift : procédé en option, nécessitant tiges à double paroi et conditions d'échantillonnage
La WRTR1000 peut être équipée en option du procédé de circulation inverse par air lift, pour les projets nécessitant une remontée rapide des cuttings ou un échantillonnage de cuttings. Il s'agit d'un mode de forage optionnel, et non d'une machine d'exploration RC dédiée ; si le projet exige une représentativité et une qualité de division des échantillons, il faut également prévoir des tiges à double paroi, un système d'air comprimé et un équipement d'échantillonnage adaptés. Autrement dit, choisir ce procédé ne signifie pas que la machine dispose automatiquement d'une capacité d'échantillonnage conforme ; les outils et le processus d'échantillonnage doivent être intégrés au périmètre d'achat.
Formations mixtes : combiner par section, plutôt qu'un seul procédé sur tout le trou
Les puits profonds traversent souvent simultanément argiles, sables, graviers, roches altérées et roche mère. La WRTR1000 peut utiliser la circulation de boue et la protection par tubage dans les couches meubles supérieures, puis passer au forage DTH ou à la mousse à air en entrant dans la roche. Cette combinaison permet de réduire les changements fréquents de machine dus à l'inadaptation d'un procédé unique aux variations de formation, mais le changement de procédé implique de préparer simultanément le système de boue, le système d'air comprimé et les outils correspondants. Avant l'achat, il convient de lister clairement l'ordre des procédés et la liste des équipements pour chaque section.
En entrant dans les aquifères puissants et les conditions de forts venues d'eau, il faut également ajuster le mode de circulation, le programme de tubage et les techniques de nettoyage du trou en fonction du débit d'eau. L'objectif final de la construction d'un puits profond n'est pas simplement d'atteindre la profondeur, mais de former une paroi stable et d'exploiter efficacement l'aquifère ; la conception des crépines, de l'étanchéité et du type de pompe est tout aussi importante.
Points de comparaison pour le choix selon la formation
| Formation ou condition | Procédé possible | À vérifier lors de l'achat |
|---|---|---|
| Argiles, silts, sols tendres | Circulation directe de boue | Adéquation débit/pression de la pompe à boue avec la profondeur prévue ; type de trépan et plage de vitesses |
| Sables meubles, graviers | Circulation directe de boue, avec tubage temporaire ou échelonné | Nombre de colonnes de tubage et programme de descente ; solutions contre l'effondrement et les pertes de boue |
| Sections sèches, à pertes ou à remontée difficile | Mousse à air | Paramètres du compresseur, agent moussant et équipement d'injection, mode d'étanchéité de l'orifice |
| Roche très altérée, décomposée | Forage rotatif, ou passage à la mousse à air selon le retour de boue | Utilisation des quatre vitesses selon les différentes résistances |
| Roche dure massive | Marteau fond de trou DTH | Adéquation pression/débit d'air du compresseur avec le diamètre ; lubrification et évacuation du marteau |
| Besoin de remontée rapide ou d'échantillonnage de cuttings | Circulation inverse par air lift en option | Tiges à double paroi, système d'air comprimé, équipement d'échantillonnage ; exigences de représentativité |
Points à confirmer auprès du fabricant avant l'achat
- Pour la combinaison profondeur cible, diamètre et procédé envisagé, la plage de profondeur réellement atteignable et le diamètre de tige à prévoir (options 89 / 114 / 127 mm).
- Les spécifications du compresseur nécessaires pour la mousse à air et le DTH ; la documentation existante ne donne pas de paramètres précis, à vérifier séparément selon la section de roche dure ou à pertes.
- Pour la circulation inverse par air lift en option, si les tiges à double paroi, le système d'air comprimé et l'équipement d'échantillonnage correspondants sont inclus dans la fourniture.
- L'ordre de commutation des procédés pour chaque section en formation mixte, ainsi que la liste des outils, matériaux de circulation et consommables associés à chaque procédé.
- Les facteurs liés à la conception du puits : tubage, crépines, étanchéité et type de pompe, qui ne dépendent pas uniquement du modèle de foreuse.
Si le projet nécessite des carottes continues de haute qualité, il faut choisir une carotteuse dédiée ; la WRTR1000 est adaptée aux études hydrogéologiques et aux forages géologiques profonds généraux, en jugeant les variations de formation à partir des cuttings, du retour de boue, des venues d'eau et de la réponse au forage, mais elle ne constitue pas un équipement de carottage. En matière de transport, il faut également vérifier à l'avance la largeur des routes, la capacité portante des ponts, le rayon de braquage et les limites de hauteur de transport.