Pour un puits d'eau de 300 m, si la partie supérieure est constituée de terre et de sable et que la partie inférieure entre dans une roche altérée ou une formation rocheuse massive, les méthodes de forage nécessaires aux deux extrémités diffèrent. La fiche du WR300SE de ce site indique qu'il peut être utilisé dans les formations meubles et rocheuses ; cette description d'application place une même machine dans deux procédés. Le véritable problème à traiter sur site n'est pas « peut-on forer », mais comment enchaîner ces phases dans un même puits.
Commençons par situer le domaine d'application de cet équipement
Les limites données par la fiche sont assez précises : profondeur maximale de forage 300 m, diamètre de forage 105–325 mm, formations applicables indiquées comme meubles et rocheuses, domaines d'application incluant l'irrigation agricole, l'approvisionnement en eau des zones rurales, l'eau pour l'élevage et l'étude des eaux souterraines. L'équipement n'est valable que lorsque ces conditions sont réunies simultanément. Isoler les 300 m comme conclusion ferait oublier les contraintes liées au diamètre et aux formations.
Dans les régions où la nappe phréatique est profonde et où la couverture d'un approvisionnement centralisé est insuffisante, la classe 300 m offre une marge de recherche d'eau plus grande que la classe 200 m, mais la fiche rappelle aussi : avant la réalisation du puits, il convient de juger l'aquifère cible à partir des données hydrogéologiques locales, et il n'est pas recommandé de creuser aveuglément plus profond uniquement sur la base de la profondeur maximale. La profondeur est la limite de capacité de l'équipement, pas l'objectif de conception de chaque puits.
La phase en couches meubles : la contrainte est dans la paroi du trou, pas dans l'avancement
Les couches de terre, d'argile, de sable et de gravier sont sujettes à l'effondrement, au rétrécissement et à l'ensablement des tiges. La fiche indique à ce sujet : dans ces formations, il faut privilégier la circulation de boue, le tubage et la protection de la paroi, et éviter de rechercher uniquement un avancement rapide. Autrement dit, cette phase contrôle la possibilité de continuer à descendre, et non le nombre de mètres forés par heure.
La pompe à boue et la pompe centrifuge sont listées comme options dans la fiche, pour la circulation, l'évacuation de l'eau et l'aide à la réalisation du puits. Leur installation et le choix du type dépendent du mode de forage principal de cette phase — la fiche ne tranche pas cette question à la place du projet.
Entrée dans la roche : à quel moment se produit le changement de procédé
La fiche indique : « après être entré dans la roche altérée ou la roche massive, on peut passer au forage au marteau fond de trou selon la nature de la roche ». Le changement n'est pas un simple bouton : le mode de forage passe de la rotation avec boue à la percussion pneumatique, ce qui implique plusieurs modifications : mise en service du compresseur d'air, remplacement du marteau fond de trou et du trépan, changement de la méthode d'évacuation des débris. Parmi les équipements associés, la pompe à mousse peut être utilisée comme système en option pour certaines conditions de forage pneumatique.
Pour le forage pneumatique, la fiche donne deux séries de valeurs à lire ensemble : pression de travail recommandée 1,2–3,5 MPa, consommation d'air 16–55 m³/min, compatible avec les marteaux fond de trou à moyenne et haute pression. Le choix du compresseur ne doit pas se limiter à la pression : il faut aussi tenir compte du diamètre, des tiges, des spécifications du marteau, de la dureté de la roche et de l'altitude ; un débit insuffisant affecte généralement directement l'efficacité de percussion et l'évacuation des débris au fond du trou.
Pourquoi le couple bi-mode figure sur une même machine
Le couple de rotation maximal du WR300SE est indiqué comme 7000 / 3500 N·m, correspondant à une vitesse de rotation maximale de 80 / 160 tr/min. L'explication de la fiche est la suivante : l'état à vitesse plus faible et couple élevé convient mieux aux grands diamètres et aux charges élevées, tandis que l'état à vitesse plus élevée peut être utilisé pour les phases de forage à moindre résistance. Sur site, il convient de choisir la plage de travail en fonction de l'évolution des tiges et des formations.
En mettant ces valeurs en regard des deux couches décrites ci-dessus, la correspondance apparaît : en couches meubles ou en petit diamètre, la charge est relativement faible ; en roche ou en grand diamètre, la charge augmente. Il ne s'agit pas de deux vitesses, mais de deux plages de travail prévues sur une même machine.
Quand la profondeur augmente, la variation de charge de la colonne de tiges apparaît du côté du levage
La force de levage est indiquée à 15 T ; la fiche précise qu'elle sert à la descente et à la remontée des tiges, à la récupération du marteau fond de trou et à certaines opérations de tubage. Elle ajoute une limite : à mesure que la profondeur augmente, le poids propre des tiges et le frottement contre la paroi augmentent ; en cours de chantier, il faut surveiller en continu la résistance à l'extraction ; en cas d'anomalie manifeste, il faut d'abord vérifier les problèmes de rétrécissement, d'éboulement, de coincement ou d'évacuation des débris, plutôt que de forcer directement en s'appuyant sur la force de levage maximale.
La vitesse de levage rapide de 30 m/min et la vitesse d'avance rapide de 55 m/min servent aux opérations sur les tiges, au retour de la tête motrice et aux mouvements auxiliaires. La fiche donne par ailleurs une efficacité de forage indicative de 10–35 m/h, en précisant que la vitesse réelle d'avancement dépend de la formation, du diamètre, des tiges, du compresseur et de la méthode opératoire, et que la vitesse d'avance rapide ne doit pas être comprise comme la vitesse réelle de forage.
À quel ensemble de conditions correspond chaque section du puits
| Section du puits | Contrainte principale | Valeurs correspondantes données par la fiche |
|---|---|---|
| Couches meubles supérieures (terre, argile, sable, gravier) | Stabilisation du trou, prévention de l'effondrement et du rétrécissement | Diamètre 105–325 mm ; pompe à boue et pompe centrifuge en option |
| Zone de transition (roche altérée) | Changement de procédé, remplacement des tiges | Passage possible au forage au marteau fond de trou ; pompe à mousse en option |
| Roche massive inférieure | Efficacité de percussion et évacuation des débris au fond | Pression de travail 1,2–3,5 MPa ; consommation d'air 16–55 m³/min |
| Rotation sur toute la hauteur du puits | Diamètre et charge des formations | 7000 / 3500 N·m ; 80 / 160 tr/min |
| Manœuvres de tiges sur toute la hauteur | Poids propre de la colonne et frottement sur la paroi | Force de levage 15 T |
Les zones fracturées et les aquifères modifient le rythme du chantier
La fiche indique que les zones fracturées, les fissures et les cavités locales peuvent provoquer des fuites d'air, des éboulements et des coincements ; dans ces sections, il faut réduire l'avance, renforcer le curage et surveiller les variations de pression d'air, et si nécessaire utiliser de la mousse, un tubage ou d'autres méthodes auxiliaires. Après l'entrée dans l'aquifère principal, l'état du retour d'eau et de l'évacuation des débris peut changer nettement ; il faut enregistrer en temps utile la profondeur de l'aquifère et ajuster l'alimentation en air, la boue ou la méthode de curage selon le débit d'eau ; lors de la réalisation du puits, il faut aussi déterminer la position du filtre et la section d'étanchéité en fonction de la distribution des aquifères.
Ces deux situations ne se présentent pas nécessairement ensemble dans un puits de 300 m, mais si elles surviennent, leur traitement diffère du rythme de changement par section décrit plus haut : il s'agit d'ajustements temporaires dans un même trou.
Influence du châssis et de la configuration motrice sur ce type de puits
Le poids total de la machine est d'environ 7,2 T, la vitesse de déplacement de 2,5 km/h, l'angle de montée maximal indicatif de 21°. Le châssis à chenilles convient aux routes rurales, aux terrains caillouteux et aux sols généralement irréguliers ; avant de déplacer la machine, il faut replier la tour et vérifier la portance du sol ; les pentes humides et les zones de sol mou demandent plus de prudence. La course des vérins hydrauliques est de 1,5 m ; avant le début du forage, il faut s'assurer que les vérins sont uniformément chargés, et ajouter des plaques d'appui sur sol meuble.
La puissance standard du moteur est de 73 kW, avec option 85 kW ; sont également disponibles en option une pompe à boue, une pompe centrifuge, un générateur et une pompe à mousse. La fiche ne donne qu'une indication de principe sur le choix de la motorisation : pour des diamètres courants et des formations ordinaires, la motorisation standard aide à maîtriser les coûts ; en conditions prolongées de grand diamètre, de roche dure ou d'altitude élevée, une configuration de puissance supérieure peut être évaluée. La fiche ne fournit pas de tableau de correspondance entre conditions spécifiques et puissance ; cette partie doit être calculée indépendamment en fonction de la charge du projet.
Quelles conclusions la fiche ne donne pas
- La profondeur réellement atteignable selon les combinaisons de formations n'est pas détaillée par formation ; seule la limite globale de 300 m est indiquée.
- La fiche ne donne pas de correspondance indiquant s'il faut choisir 73 kW ou 85 kW selon la proportion respective de couches meubles et rocheuses.
- Le modèle précis du compresseur, son débit et le schéma d'adaptation par puits ne sont pas fournis ; la fiche ne donne que les plages de pression et de consommation d'air.
- Le débit d'eau après réalisation du puits dépend des conditions de l'aquifère et ne relève pas des paramètres de l'équipement.
- L'efficacité de forage de 10–35 m/h est une valeur indicative ; la fiche précise qu'il faut se baser sur les conditions réelles du chantier.
Les projets adaptés à cet équipement sont généralement des puits d'eau dont la profondeur cible est inférieure à 300 m, dont le diamètre se situe entre 105 et 325 mm et dont les formations supérieure et inférieure ne sont pas homogènes ; pour savoir si un puits donné peut être réalisé comme prévu, il faut encore croiser les données hydrogéologiques locales et les paramètres de l'équipement.