Une fois la foreuse de puits elle-même choisie, c'est souvent l'adaptation des procédés qui détermine si le forage pourra être mené comme prévu. La circulation inverse par air lift, la mousse pneumatique et le marteau fond de trou DTH dépendent tous d'air comprimé, mais les trois méthodes diffèrent par le point d'injection de l'air, la pression et le débit requis, ainsi que par les tiges, l'équipement de tête de puits et les consommables nécessaires. Dans nos documents, seules les valeurs d'interface liées au DTH sont explicitement indiquées ; pour la circulation inverse par air lift et la mousse pneumatique, on ne mentionne que la « pompe à mousse en option ». Cet article distingue donc les éléments confirmés de ceux à vérifier auprès du fabricant.
Commencer par distinguer ce que font les trois procédés dans le trou
Le marteau fond de trou DTH est un outil de fragmentation à percussion en fond de trou : l'air comprimé actionne le piston au fond, tandis que les débris sont remontés à la surface par l'espace annulaire entre la tige et la paroi du trou. L'air circule dans une tige à simple paroi et agit directement sur la roche au fond.
La circulation inverse par air lift injecte l'air comprimé entre les parois interne et externe d'une tige à double paroi, créant à une certaine profondeur un mélange air-liquide. La différence de densité entre ce mélange et la colonne de boue dans le trou permet de remonter la boue et les débris par la paroi interne jusqu'à la surface. L'air agit sur la colonne liquide à une certaine profondeur, et non directement sur la roche.
La mousse pneumatique consiste à ajouter un agent moussant au flux d'air lors d'un forage pneumatique ou d'une circulation d'air, afin que la mousse transporte les débris. Elle est surtout utilisée dans les sections où l'air seul ne parvient pas à évacuer les débris. Le point commun des trois procédés est l'utilisation d'air ; les différences portent sur la structure des tiges, le point d'injection de l'air et le canal de retour en tête de puits.
Marteau fond de trou DTH : une interface aux valeurs précises dans nos documents
Les fiches de nos modèles WR450SE, WR400S et WR400QS indiquent toutes : avec un marteau fond de trou DTH, pression de service recommandée de 1,2 à 3,5 MPa, consommation d'air de 16 à 55 m³/min, compatibilité avec les séries de marteaux à pression moyenne et élevée. Le WR450SE atteint une profondeur maximale de 450 m et un diamètre de forage de 105 à 400 mm ; les WR400S et WR400QS atteignent 400 m de profondeur et un diamètre de 105 à 325 mm.
Ces chiffres décrivent la plage de pression et de consommation d'air adaptable côté foreuse, mais ne signifient pas que n'importe quel compresseur respectant cette plage pourra être associé directement. Nos documents précisent également que l'augmentation du diamètre, la dureté de la roche ou l'altitude accroissent les exigences de débit du compresseur ; il faut donc considérer à la fois la pression et le débit. Le débit réellement suffisant dépend aussi de l'altitude locale, de la température ambiante, de la longueur des conduites et des fuites aux raccords, autant de points à vérifier auprès du fabricant du compresseur.
Pour le DTH, il faut également confirmer : le modèle de marteau et le diamètre de forage applicable, les spécifications du trépan associé, le mode de lubrification du marteau et le type d'huile, ainsi que le diamètre, la classe de pression et la longueur des flexibles haute pression. La section maintenance de nos documents mentionne qu'en forage DTH il faut contrôler la lubrification du marteau et l'état du compresseur, mais ne donne ni la marque d'huile, ni la consommation par trou, ni les spécifications précises des flexibles ; ces éléments doivent être confirmés par écrit auprès du fabricant lors de l'achat.
Un point souvent négligé : les conditions de traitement d'un évacuation anormale des débris
Nos documents indiquent qu'en cas de diminution soudaine des débris remontés ou d'anomalie de pression d'air, il faut nettoyer le trou et vérifier les fuites d'air pour éviter l'accumulation de débris au fond et le coincement des tiges. Cela implique de vérifier avant l'achat si le site dispose de moyens de nettoyage, de raccords et pièces de rechange pour les flexibles, ainsi que de conditions d'évacuation et de dépoussiérage en tête de puits. Ce sont des éléments de configuration à ne pas laisser en suspens.
Circulation inverse par air lift : ni pression ni spécifications de tiges dans nos documents
Dans les documents publics de nos foreuses de puits, la circulation inverse par air lift est citée comme une option possible, mais sans préciser la pression d'air lift applicable, le débit d'air nécessaire, les spécifications des tiges à double paroi, la structure de la chambre de mélange ni le type d'étanchéité en tête de puits. Les points suivants doivent donc être confirmés auprès du fabricant, sans les déduire des valeurs DTH de 1,2–3,5 MPa et 16–55 m³/min.
- Diamètres extérieur et intérieur des tiges à double paroi et type de raccord, ainsi que leur compatibilité avec la tête d'entraînement et les mâchoires de la foreuse ;
- Plage de pression et de débit du compresseur nécessaire à l'air lift, et possibilité de partager le même compresseur qu'en DTH ;
- Profondeur d'installation de la chambre de mélange (ou vanne d'air lift) et conditions de profondeur correspondantes ;
- Exigences concernant le dispositif d'étanchéité en tête de puits, le circuit de retour d'eau et le volume du bassin à boue ;
- Traitement et recyclage de la boue de retour, et nécessité d'une décantation et d'un dessablage spécifiques.
Il faut noter que la capacité de levage de la circulation inverse par air lift dépend directement de la hauteur du liquide dans le trou, de la densité du mélange et de la profondeur d'injection d'air ; ces paramètres varient avec la profondeur et le niveau d'eau et relèvent des conditions de chantier. Si l'un de ces points ne peut être déterminé au stade de l'achat, il ne faut pas inscrire ce procédé dans la liste de configuration.
Mousse pneumatique : les documents s'arrêtent à la « pompe à mousse en option »
Les fiches de nos WR450SE, WR400S et WR400QS indiquent toutes qu'une pompe à mousse peut être choisie selon le projet, et présentent l'assistance par mousse comme l'un des traitements des zones à fortes fuites d'air ; dans la partie sur les zones fracturées et les terrains perméables, il est mentionné que l'on peut utiliser de la mousse ou un tubage selon la paroi et les fuites.
Mais les documents ne donnent ni le ratio du liquide moussant, ni la consommation par trou, ni le type d'agent moussant, ni les paramètres de débit et de pression de la pompe à mousse, ni le traitement antimousse après retour. Il faut donc confirmer auprès du fabricant : le mode de raccordement et l'emplacement de la pompe à mousse sur la foreuse ; le mode d'injection d'air en utilisation simultanée avec le DTH ou la circulation d'air ; les exigences supplémentaires éventuelles du fluide moussant vis-à-vis du système de boue, des filets de tige et de la lubrification du marteau ; les conditions de collecte et d'élimination de la mousse de retour.
Utiliser la mousse comme traitement des terrains perméables ne signifie pas qu'une simple pompe à mousse résoudra tous les problèmes de fuite. Nos documents précisent aussi qu'en cas de fuite importante, il ne faut pas se contenter d'augmenter la pression du compresseur, mais aussi déterminer s'il existe de grandes fissures ou des cavités. Au stade de l'achat, on ne peut confirmer que les conditions d'équipement et de consommables ; le jugement sur la réussite du forage dépendra des données géologiques.
Conditions de configuration communes aux trois procédés
Quel que soit le procédé pneumatique choisi, les catégories suivantes apparaissent simultanément et peuvent être confirmées ensemble avant l'achat :
| Élément | Marteau DTH | Circulation inverse par air lift | Mousse pneumatique |
|---|---|---|---|
| Type de tiges | Tige à simple paroi | Tige à double paroi (spécifications à confirmer) | Identique au procédé associé |
| Pression/débit du compresseur | 1,2–3,5 MPa, 16–55 m³/min (fiches modèles) | À confirmer auprès du fabricant | À confirmer auprès du fabricant |
| Pompe à mousse | En option pour zones perméables | Citée comme accessoire en option | Nécessaire |
| Équipement de tête de puits | Évacuation et dépoussiérage | Étanchéité et circuit de retour d'eau | Collecte des retours |
| Système de boue | Souvent encore nécessaire en couverture | Comme milieu de circulation principal | Selon le procédé associé |
D'après nos documents, les pompes à boue, pompes centrifuges, générateurs et pompes à mousse font partie des options selon les conditions : un projet à forte proportion de terrains meubles nécessite plutôt une pompe à boue, un projet en roche dure dépend davantage du compresseur et du marteau, les zones à fortes fuites peuvent nécessiter une assistance par mousse, et un site sans alimentation stable peut avoir besoin d'un générateur.
Points à formaliser avant l'achat
- Définir la plage de diamètre et de profondeur visée, et la comparer aux diamètres et profondeurs maximales des modèles choisis ;
- Inscrire comme condition d'achat la pression et le débit du compresseur pour le DTH, en précisant l'altitude et la température ;
- Demander séparément par écrit les valeurs de pression, débit d'air et spécifications de tiges à double paroi applicables à la circulation inverse par air lift ;
- Demander par écrit les paramètres de la pompe à mousse, le type de consommables et les exigences de traitement des retours pour la mousse pneumatique ;
- Confirmer les spécifications du marteau et du trépan, le mode de lubrification et la liste de pièces de rechange ;
- Confirmer les interfaces d'accessoires et la liste des options côté foreuse, pour éviter toute impossibilité de raccordement à l'arrivée.
Dans nos documents, le WR450SE a une profondeur de 450 m, une force de levage de 20 T, un couple bi-mode de 9000/4500 N·m et une puissance de 92 kW ; le WR400S a une profondeur de 400 m, une force de levage de 22 T, un couple de 8000/4000 N·m et une puissance de 92 kW ; le WR400QS a une profondeur de 400 m, une force de levage de 22 T, un couple de 8000/4000 N·m et une puissance de 103 kW. Ces données décrivent les capacités de la foreuse elle-même ; le compresseur, la pompe à mousse, les tiges à double paroi et l'équipement de tête de puits nécessaires aux procédés sont des systèmes externes à confirmer séparément comme indiqué ci-dessus.
Éléments non couverts par nos documents, à confirmer par écrit auprès du fabricant
Les points suivants ne trouvent pas de base dans nos documents actuels et ne font l'objet d'aucune supposition ici : plage de pression et de débit du compresseur pour la circulation inverse par air lift ; spécifications précises et type de raccord des tiges à double paroi ; modèle et profondeur d'installation de la chambre de mélange ou de la vanne d'air lift ; ratio et consommation de consommables pour la mousse pneumatique ; exigences d'élimination des retours de mousse ; mode et durée de passage d'un procédé à l'autre sur une même foreuse.
En raison des différences de conditions géologiques, d'outils dans le trou et de méthodes opératoires, l'efficacité de forage et le résultat final dépendront des conditions réelles du chantier. Il est recommandé d'inscrire ces conditions de configuration une par une dans le contrat d'achat ou le document de confirmation technique, et de ne les intégrer à la liste d'équipement qu'après obtention des paramètres écrits du fabricant.