La boue à circulation directe, la mousse d'air et le marteau fond de trou DTH sont trois modes différents de fragmentation au fond et d'évacuation des cuttings. Lors du changement, ce n'est pas un seul composant qui est concerné, mais l'ensemble du système : puissance, source d'air, outils de forage, évacuation en tête de puits et consommables. Avant tout achat ou modification, il faut au minimum vérifier point par point la pression et le débit du compresseur d'air, les spécifications du marteau et du trépan, la structure des tiges, les tuyaux d'air et le dispositif d'injection de mousse, les conditions d'évacuation des cuttings et d'échantillonnage en tête de puits, ainsi que la capacité de charge de la machine après le changement. Ce qui suit s'appuie sur les informations publiques de la foreuse à table de rotation remorquée WRTR1000 ; les valeurs spécifiques non fournies par la documentation doivent être confirmées par écrit par le fournisseur selon les conditions du projet, et il ne faut pas appliquer directement les données d'autres modèles.
Distinguer d'abord ce dont dépend chaque procédé
La documentation de la WRTR1000 présente trois modes de forage : boue à circulation directe, mousse d'air et marteau fond de trou DTH, avec en option la circulation inverse par air lift. Leurs exigences en matière d'équipements ne sont pas identiques :
- Boue à circulation directe : dépend de la pompe à boue BW1200/7 (pression max. 7 MPa, débit 1200 L/min) et d'une table de rotation de 25 kN·m, la boue assurant le transport des cuttings, le soutènement et le refroidissement du trépan.
- Mousse d'air : ajoute un milieu moussant à l'évacuation par air. La documentation indique qu'elle peut être utilisée pour certaines sections sèches, à pertes ou nécessitant une meilleure capacité de transport des cuttings ; la concentration de mousse, le débit d'air et le mode d'injection doivent être ajustés selon la profondeur, le diamètre et la perméabilité de la formation.
- Marteau fond de trou DTH : utilise l'air comprimé pour entraîner le marteau au fond et fragmenter la roche. La documentation précise qu'il faut un compresseur d'air, un marteau fond de trou et un trépan adaptés à la formation, et attire particulièrement l'attention sur la capacité du compresseur, la lubrification du marteau et l'état d'évacuation des cuttings.
C'est pourquoi, lors du passage à la mousse d'air ou au DTH, la pompe à boue reste sur la machine, mais l'auxiliaire clé devient le compresseur d'air, avec le circuit d'air, les outils de forage et les consommables correspondants.
Équipements à vérifier avant l'achat
Compresseur d'air : considérer à la fois la pression et le débit
La documentation de la WRTR1000 indique seulement qu'un compresseur d'air approprié est nécessaire pour le forage DTH, et précise que si les poussières de roche ne sont pas évacuées à temps, l'efficacité de forage diminue nettement. Elle ne donne pas les valeurs spécifiques de pression et de débit pour ce modèle. Il faut donc confirmer auprès du fournisseur avant l'achat :
- la pression de service nominale et le débit effectif du compresseur d'air requis selon le diamètre et la profondeur cibles ;
- l'influence de l'altitude et de la température ambiante sur le débit d'air réel du compresseur ;
- si le compresseur est intégré à la foreuse ou remorqué séparément, et comment organiser l'implantation sur site et la longueur des conduites ;
- le mode de lubrification requis pour le marteau fond de trou, ainsi que le lubrificateur ou dispositif de graissage associé.
Il faut noter qu'on ne peut pas appliquer directement à la WRTR1000 les paramètres d'autres modèles de la même marque. Par exemple, les plages de pression et les consommations d'air indiquées pour les WRT600, WRT1000, WR500RCE, WR600RC, etc. sont différentes ; les mélanger induirait en erreur le choix du matériel.
Différences entre marteau fond de trou, trépan et circulation inverse par air lift
Le forage DTH repose sur le marteau fond de trou et le trépan. La documentation mentionne qu'après être entré dans une roche dure assez massive, on peut installer un compresseur d'air, un marteau fond de trou et un trépan appropriés ; pour les trous profonds en roche dure, il faut surveiller la capacité du compresseur, la lubrification du marteau et l'état d'évacuation des cuttings. Avant l'achat, il convient de confirmer la correspondance entre le modèle de marteau et la dureté de la roche, le diamètre du trou, ainsi que les spécifications, la quantité et le cycle de remplacement des trépans.
Si le projet envisage en outre la circulation inverse par air lift, la documentation précise que la WRTR1000 peut recevoir cette option, mais ce n'est pas une machine de sondage RC dédiée. Si le projet exige une représentativité et une qualité d'échantillonnage précises, il faut également prévoir des tiges doubles, un système d'air comprimé et un équipement d'échantillonnage adaptés. Ce point est souvent négligé lors de la décision d'achat.
Outils de forage et conditions d'évacuation en tête de puits
Les outils de forage indiqués dans la documentation de la WRTR1000 comprennent une tige carrée de 12,192 m et des tiges standard de 9,4 m, avec des diamètres optionnels de 89 / 114 / 127 mm, et un passage maximal de table de rotation de 660 mm. Après le passage au DTH ou à la mousse d'air, il faut vérifier :
- si les spécifications des tiges utilisées correspondent au marteau et au mode de raccordement du circuit d'air ;
- en cas de circulation inverse par air lift, si l'on dispose de tiges doubles et des conditions de maintenance de leur étanchéité ;
- l'orientation de l'évacuation des cuttings en tête de puits, le contrôle des poussières et du bruit, ainsi que les voies d'évacuation sur site ;
- si les cuttings produits pendant le forage sont évacués directement ou doivent être collectés pour échantillonnage.
Dispositif d'injection de mousse et conditions de démoussage
Concernant la mousse d'air, la documentation indique que la concentration de mousse, le débit d'air et le mode d'injection doivent être ajustés selon la profondeur, le diamètre et la perméabilité de la formation, et qu'on ne peut pas appliquer des paramètres uniformes à toutes les formations. Avant l'achat, il faut vérifier s'il existe une pompe à mousse (ou pompe d'injection) adaptée, une source d'approvisionnement en agent moussant, ainsi que les dispositions de démoussage et d'évacuation de la mousse retour. La documentation ne donne pas de modèles ni de quantités précises ; ces éléments doivent être confirmés au cas par cas selon le projet.
Stabilisation du trou et équipements de tubage
La documentation indique que les couches de sable et de gravier sont sujettes à l'effondrement, aux pertes de boue et à l'élargissement du trou, et peuvent nécessiter un tubage temporaire ou un tubage par étapes. Le passage de table de rotation de 660 mm et la charge de tour de 60 T offrent une grande marge de manœuvre pour les opérations de tubage, mais le nombre d'étages de tubage doit être déterminé selon la conception géologique. Après le passage au forage pneumatique, les couches meubles supérieures nécessitent généralement encore l'établissement d'une section stable par boue ou tubage ; les outils de tubage, la technique de descente et la capacité de levage correspondante ne doivent donc pas être omis sous prétexte de changement de procédé.
Variation de la charge de la machine avant et après le changement
Sur une même foreuse, les efforts et les chemins de charge diffèrent selon le procédé. Pour la WRTR1000, la charge maximale de la tour est de 60 T, la force de levage à un brin du treuil principal de 90 kN, celle du treuil auxiliaire de 50 kN, les charges nominales du crochet mobile et de la tête d'injection sont toutes deux de 60 T, le couple maximal de la table de rotation est de 25 kN·m, avec quatre vitesses de 37 / 52 / 84 / 145 r/min. La documentation signale également qu'en cas de coincement et de résistance anormale, il faut d'abord traiter par circulation, levage doux et diagnostic au fond, plutôt que de tirer directement en force. Après le passage au DTH, outre le train de tiges, il faut prendre en compte le poids supplémentaire du marteau, des tuyaux d'air et de ventilation, ainsi que l'influence d'une évacuation pneumatique fluide sur la résistance lors des manœuvres.
Conditions d'énergie et de puissance
La WRTR1000 est équipée d'un moteur diesel Cummins NTA855-C360, d'une puissance de 269 kW et d'un régime nominal de 2100 r/min. La documentation ne précise pas la répartition de cette puissance entre la boue à circulation directe et le DTH. Il faut donc confirmer avant l'achat :
- le besoin réel de puissance en conditions DTH ou mousse d'air, et si un compresseur d'air autonome avec son propre moteur est nécessaire ;
- les conditions de stockage et d'approvisionnement en carburant sur site ;
- les dispositions de nettoyage et de maintenance du filtre à air et du radiateur du moteur en environnement très poussiéreux.
Points à confirmer à l'avance pour les consommables et la maintenance
Les informations sur les consommables et la maintenance dans la documentation concernent notamment : la lubrification du marteau fond de trou, l'usure du trépan, le circuit d'air haute pression, l'état d'évacuation des cuttings. Les éléments suivants ne sont pas quantifiés ni planifiés dans la documentation et doivent être confirmés auprès du fournisseur et sur site :
- spécifications et consommation de référence de l'huile de lubrification du marteau (ou du lubrificateur) ;
- critères de remplacement des pièces d'usure du trépan et du marteau ;
- type, préparation et consommation de l'agent moussant ;
- périodicité de contrôle et de remplacement des tuyaux d'air, raccords et joints ;
- contrôle de l'étanchéité des raccords et du tube intérieur des tiges doubles (en cas de circulation inverse par air lift).
Liste de vérification directement utilisable avant l'achat
| Point à vérifier | Éléments à confirmer |
|---|---|
| Compresseur d'air | Confirmer la pression de service et le débit effectif selon le diamètre, la profondeur et l'altitude cibles ; installation intégrée ou séparée |
| Marteau fond de trou et trépan | Correspondance du modèle avec la dureté de la roche et le diamètre ; mode de lubrification ; spécifications du trépan et pièces de rechange |
| Outils de forage | Adaptation des tiges au marteau et au circuit d'air ; tiges doubles et équipement d'échantillonnage nécessaires pour la circulation inverse par air lift |
| Circuit d'air | Tuyaux, raccords, fixation de sécurité ; exigences de contrôle des conduites haute pression |
| Système de mousse | Pompe à mousse ou dispositif d'injection ; approvisionnement en agent moussant ; démoussage et évacuation de la mousse retour |
| Stabilisation et tubage | Nombre d'étages de tubage pour les couches meubles supérieures, outils de descente et capacité de levage |
| Charge de la machine | Calcul des charges de la tour, du treuil, du crochet mobile et de la tête d'injection après le changement |
| Puissance | Répartition des 269 kW en conditions pneumatiques ; conditions d'approvisionnement en carburant |
| Évacuation et échantillonnage | Orientation de l'évacuation en tête de puits ; nécessité d'un échantillonnage par profondeur et équipement correspondant |
| Consommables et maintenance | Lubrification du marteau, remplacement du trépan, étanchéité du circuit d'air, consommation d'agent moussant, etc. |
Dans le tableau ci-dessus, seules les exigences d'orientation concernant le compresseur d'air, le marteau fond de trou, le trépan, la mousse, les tiges doubles et l'équipement d'échantillonnage proviennent de la documentation de la WRTR1000 ; les valeurs et types précis doivent être confirmés selon les conditions du projet. Au stade de l'achat, consigner ces conditions par écrit point par point permet de mieux maîtriser les coûts et les délais qu'un ajout improvisé sur site après coup.