Dans la documentation du WRT1200, le système de rotation est décrit comme suit : « couple maximal 24000/12000 N·m, correspondant à une configuration bi-vitesse de 75/150 tr/min ». Les deux lignes de valeurs étant juxtaposées, on pourrait les lire comme un tableau de vitesses : pour aller vite, enclencher la vitesse rapide ; pour avoir de la force, enclencher la vitesse lente. Or ces deux valeurs de couple correspondent chacune à un état de résistance dans un tronçon donné du forage, et non à une sensation de conduite. Cet article, en se fondant uniquement sur ce groupe de paramètres publiés sur ce site, précise à quelles conditions de tronçon correspondent les deux plages de couple, et ce que ces valeurs ne permettent pas de délimiter par elles-mêmes.
Les deux valeurs de couple ne sont pas deux graduations d'une même plage
24000 N·m et 12000 N·m diffèrent d'un facteur deux, tout comme les vitesses correspondantes de 75 tr/min et 150 tr/min. La relation d'appariement est la suivante : plus le couple est élevé, plus la vitesse est basse ; plus le couple est faible, plus la vitesse est élevée. Cela décrit la limite de sortie d'un même système de rotation sous deux réglages de conditions de travail, et non deux rapports qu'une machine pourrait librement passer dans un même tronçon.
On en déduit une contrainte directionnelle : lorsqu'une sortie de 24000 N·m est requise, la vitesse de rotation réelle est plafonnée à 75 tr/min ; lorsqu'une sortie de 12000 N·m est requise, la vitesse maximale est de 150 tr/min. Tout tronçon qui atteint la limite de couple ne peut donc avancer qu'à vitesse réduite. Inversement, un tronçon foré à 150 tr/min dispose d'un couple maximal de 12000 N·m.
Caractéristiques des tronçons correspondant à la plage à couple élevé et basse vitesse
La documentation décrit la plage 24000 N·m/75 tr/min comme « plus adaptée aux grands diamètres, aux roches dures et aux tronçons à forte friction ». Trois caractéristiques sont énoncées, à comprendre séparément.
Grand diamètre
La plage de diamètres de forage du WRT1200 est de 105–900 mm, 900 mm étant le diamètre maximal publié pour cette machine. Lorsque le diamètre augmente, la surface de contact entre le fond du trou et l'outil, le volume de déblais à évacuer et le couple de rotation nécessaire augmentent simultanément. La documentation signale également qu'un diamètre plus important accroît la charge sur l'outil, le poids du tubage, les besoins d'évacuation des déblais et la charge du compresseur d'air ; le « grand diamètre » est donc une condition de projet à déterminer conjointement avec le débit d'eau, le tubage et le type de pompe, et non un objectif de chantier que l'on peut atteindre directement à la limite supérieure.
Roche dure
Après être entré dans du calcaire, du grès, du granite ou d'autres roches dures relativement massives, la documentation recommande de mettre en place un marteau fond de trou à moyenne ou haute pression d'air pour le forage DTH. Le marteau fond de trou assure lui-même l'impact de fragmentation, mais le système de rotation doit encore fournir le couple permettant au trépan de se repositionner en continu. La nature de la résistance dans ce tronçon diffère de celle des couches meubles supérieures, ce qui le place dans la plage à couple élevé.
Tronçon à forte friction
Ce point est directement lié à la profondeur du trou. Dans un forage profond de l'ordre de 1200 m, le poids propre des tiges, la friction contre la paroi et l'état des sédiments s'accumulent avec la profondeur. La documentation indique, dans la partie sur la force de levage : « si la résistance à l'extraction est anormale, il convient d'abord de nettoyer le trou et d'évaluer l'état de la paroi, de l'outil et des sédiments, et non de forcer simplement avec la force de levage maximale ». La même logique s'applique à la rotation : la plage à couple élevé est une limite de capacité face à la résistance, et non un moyen courant de compenser une accumulation de sédiments ou un problème de paroi.
Conditions de tronçon correspondant à la plage haute vitesse
Pour la plage 12000 N·m/150 tr/min, la documentation indique qu'elle « convient aux formations stables à faible résistance ». Les termes « stable » et « faible résistance » sont deux conditions qui doivent être réunies simultanément.
La signification de « formation stable » est précisée ailleurs dans la documentation : les couches de terre, d'argile, de sable et de gravier peuvent être forées par rotation à la boue, avec tubage ou par d'autres méthodes de stabilisation ; les roches altérées et les zones de faille fracturée sont sujettes aux éboulements, aux réductions de diamètre, aux fuites d'air et au coincement de l'outil, et il convient, dans ces tronçons, de ralentir l'avancement et de renforcer le nettoyage du trou. Autrement dit, la faible résistance n'est qu'un résultat ; la stabilité du tronçon est la condition préalable à l'utilisation de la plage haute vitesse. Une lecture de résistance faible peut aussi provenir d'un diamètre trop petit ou d'un problème d'outil, ce qui est distinct de la stabilité de la formation.
Répartition des plages sur les différents tronçons d'un même puits
Si l'on replace les deux plages de couple dans la séquence de forage d'un puits de 1200 m, on constate que les tronçons correspondants alternent souvent, plutôt qu'ils ne sont choisis une fois pour toutes. Les types de tronçons mentionnés dans la documentation comprennent :
- Couches meubles supérieures : rotation à la boue, tubage ou autres méthodes de stabilisation ; la nature de la résistance y diffère de celle des roches profondes.
- Roche dure massive : forage DTH au marteau fond de trou à moyenne ou haute pression d'air, correspondant à un couple élevé et une vitesse lente.
- Roche altérée et zone fracturée : maîtriser l'avancement, renforcer le nettoyage du trou, utiliser un tubage ou une assistance à la mousse selon l'état de la paroi.
- Principaux aquifères : l'eau souterraine modifie l'évacuation des déblais et l'état de pression dans le trou ; il faut ajuster l'alimentation en air et le plan de nettoyage selon le débit d'eau.
Ces quatre types de tronçons correspondent à des besoins de rotation différents, ce qui montre que l'intérêt de la configuration bi-vitesse est de permettre à une même machine de couvrir plusieurs tronçons d'un puits, et non de doubler l'efficacité d'un seul tronçon.
Informations de tronçon que les valeurs de couple ne peuvent pas délimiter
24000 N·m et 12000 N·m sont les limites de sortie du système de rotation ; elles n'incluent pas les éléments suivants. Ces éléments doivent être complétés du côté du projet et ne peuvent être déduits des valeurs de couple.
| Information à confirmer | Pourquoi la valeur de couple ne peut pas la fournir |
|---|---|
| Profondeurs de début et de fin du tronçon | La documentation ne donne que la profondeur maximale de forage de 1200 m et la plage de diamètres, sans indiquer à quelle profondeur correspond chaque plage |
| Combinaison trépan et outil | Le diamètre de tige recommandé est de 127 mm et la longueur de tige supporte 3 m ou 6 m, mais le besoin réel de couple pour une combinaison donnée dépend de la conception du projet |
| Compresseur d'air associé | Pour le DTH, la pression de service recommandée est de 1,65–8 MPa et la consommation d'air de 16–120 m³/min ; une pression ou un débit insuffisant affecte l'impact et l'évacuation des déblais, modifiant ainsi la charge de rotation, ce qui n'entre pas dans les paramètres de couple |
| Plan de boue ou de mousse | La documentation mentionne plusieurs méthodes de stabilisation : rotation à la boue, tubage, assistance à la mousse ; l'effet des variations de milieu sur la résistance à la rotation doit être déterminé par une conception spécifique au projet |
En outre, la course d'avancement/penetration indiquée est de 7/13 m, sélectionnable selon la configuration finale ; la configuration officielle doit être confirmée par les documents techniques du fournisseur. La course d'avancement n'a pas de relation de conversion directe avec la répartition des plages par tronçon ; elle influence la fréquence de retour de la tête motrice et de manipulation des tiges.
Ce que la documentation précise sur le moment de changer de plage
La documentation comporte une exigence de chantier explicite : « pendant les travaux, il convient de changer de régime en temps utile selon la charge de l'outil, le retour des déblais et les variations de couple. » Les critères donnés sont trois signaux de terrain — charge de l'outil, état du retour des déblais, variation de couple — et non une valeur fixe de profondeur. Autrement dit, le moment de passer d'une plage à l'autre doit être décidé en fonction du retour réel du trou.
Les autres valeurs pertinentes sont listées pour référence : profondeur maximale de forage 1200 m, diamètre de forage 105–900 mm, force de levage 61 T, poussée axiale 13 T, puissance installée 220/264 kW, poids total d'environ 32 T, dimensions de transport d'environ 11,5×2,25×3,2 m. Ces paramètres contraignent chacun des aspects différents et ne constituent pas non plus une base de division « telle plage de couple correspond à telle profondeur ».
Points à confirmer auprès du fournisseur
Cet article n'utilise que les données publiques du WRT1200 sur ce site. Les éléments non documentés comprennent : le mode opératoire précis et les conditions de passage entre les deux plages de couple, les plages recommandées selon les combinaisons de diamètre et de formation, les différences d'efficacité de forage entre les deux régimes, ainsi que l'incidence éventuelle des différentes configurations de puissance (220 kW et 264 kW) sur la capacité de sortie du système de rotation. Ces éléments doivent être confirmés par les documents techniques du fournisseur et ne sont pas présentés ici comme des conclusions.