En parcourant la documentation du CR800P, la ligne de profondeur de forage indique BQ 920 m, NQ 800 m, HQ 380 m ; la colonne du système d'avance indique une force de poussée de 67 kN et une force de levage de 130 kN ; l'unité de boue indique un débit de 100 L/min et une pression de 7 MPa. Ces trois groupes de valeurs figurent dans trois colonnes différentes, pas très proches sur la page, et il est facile de les lire séparément. Pourtant, ils répondent ensemble à la même question : à une profondeur et avec un diamètre donnés, cette machine peut-elle extraire les tiges sans difficulté et évacuer continuellement les cuttings hors du trou ? Cet article suit l'ordre de cette question pour préciser à quel segment correspond chacun des trois groupes de valeurs, et pourquoi ils doivent être lus ensemble.
Les trois groupes de valeurs correspondent à trois grandeurs différentes dans le tableau des paramètres
La profondeur de forage n'est pas la puissance d'un composant de la machine, mais la profondeur de forage de référence donnée pour cette foreuse dans des spécifications de tiges et un procédé donnés. Le CR800P indique trois profondeurs correspondant aux trois spécifications BQ, NQ et HQ, ce qui montre que ce chiffre est lié au système de tiges, de trépans et de tubes carottiers intérieurs ; changer de spécification change le chiffre. La force de levage et la force de poussée appartiennent aux valeurs de force du système d'avance, en kN, et contraignent la capacité de la tête motrice à déplacer les tiges vers le haut et vers le bas. La pression et le débit de boue appartiennent au système de circulation et contraignent la capacité du fluide de forage à atteindre le fond du trou et à ramener les cuttings en surface. Les trois ont des unités et des rattachements différents, ne sont pas convertibles entre eux et ne permettent pas de déduire les deux autres à partir de l'un.
Les chiffres de profondeur de forage doivent être lus avec la spécification des tiges
Les trois profondeurs de référence du CR800P sont : BQ 920 m, NQ 800 m, HQ 380 m. Si, sur une même ligne d'exploration, on passe du NQ au HQ, la profondeur de référence tombe de 800 m à 380 m ; ce n'est pas que la machine faiblit, mais qu'avec l'augmentation du diamètre, la section des tiges, le volume annulaire, le poids des tiges et la quantité de cuttings changent tous. Pour lire la ligne de profondeur de forage, il faut d'abord confirmer la spécification de carottage prévue pour le projet, puis se reporter à la case correspondante. Prendre les 800 m du NQ pour « cette machine peut forer 800 m à n'importe quel diamètre » est la lecture abusive la plus courante.
La profondeur de forage n'est en outre qu'une valeur de référence. La documentation elle-même n'indique pas pour quelles lithologies, quels angles de forage et quelle structure de trou ces profondeurs sont données. Le forage multi-angles de 45° à 90° est une caractéristique de cette machine, mais les trous inclinés et les trous verticaux diffèrent par le frottement des tiges et les conditions de remontée des cuttings ; la validité d'un même chiffre de profondeur à un angle donné doit être appréciée séparément selon les conditions du site.
La force de levage contraint la marge de manutention des tiges dans les tronçons profonds
La force de levage du CR800P est de 130 kN et la force de poussée de 67 kN. À mesure que la profondeur augmente, le poids propre du train de tiges et le frottement contre la paroi s'accumulent, et la résistance à vaincre lors de l'extraction augmente également. C'est ici que se situe le rapport entre la force de levage et la profondeur de forage : elle détermine de quelle marge dispose le système d'avance, à l'approche de la profondeur de référence, pour gérer le poids normal des tiges et la résistance dans le trou.
Une autre valeur associée est la force de serrage maximale du mandrin de 130 kN, identique à la force de levage ; la capacité d'alésage du mandrin est de 54–127 mm et le diamètre maximal de tige applicable de 114 mm. Ces chiffres doivent être lus ensemble : l'utilisation effective de la force de levage dépend de la capacité du mandrin à serrer la tige de la spécification correspondante et de la présence du diamètre de tige dans la plage d'alésage. La valeur de 130 kN n'est pas subdivisée dans la documentation selon la profondeur et l'angle pour donner des valeurs admissibles ; on ne peut donc pas la comprendre directement comme « une capacité de levage nette de 130 kN dans tout trou de 800 m ».
La capacité de câble du treuil à câble du CR800P est de 1000 m (câble de 6 mm), la vitesse de levage de 116 m/min, la force de levage à tambour vide de 11,5 kN et à tambour plein de 5,6 kN. Ce groupe de valeurs correspond à l'étape de levage des tubes carottiers intérieurs en carottage au câble, et constitue un autre mécanisme que la force de levage du système d'avance ; les deux ne sont pas interchangeables. En carottage au câble de niveau 800 m, la marge laissée par la capacité de câble de 1000 m relève de l'espace opérationnel du côté du levage des tubes intérieurs.
La pression de pompe correspond au maintien ou non de la circulation, pas à la vitesse de forage
Les paramètres de l'unité de boue sont : pompe haute pression à pistons, entraînement hydraulique, débit 100 L/min, pression 7 MPa. Lorsque la profondeur augmente, le trajet du fluide de forage le long des tiges vers le bas et le long de l'annulaire vers le haut s'allonge, et les pertes de charge augmentent ; dans les tronçons à fractures développées, à retour d'eau instable ou à pertes, les conditions de pression nécessaires au maintien de la circulation changent également. La valeur de 7 MPa indique que cette station de pompe dispose d'une certaine capacité de sortie en pression, ce qui peut servir de point de départ pour discuter de conditions de circulation complexes.
Mais elle ne permet pas à elle seule de conclure que « la circulation sera forcément établie à cette profondeur ». L'adéquation de la pression de boue dépend aussi du diamètre du trou, de la section annulaire, de la spécification des tiges, des propriétés du fluide de forage et du degré de pertes dans la formation, éléments qui ne sont pas donnés un par un dans la documentation. Le débit de 100 L/min et la pression de 7 MPa sont également deux paramètres indépendants : lorsque la pression suffit mais le débit est insuffisant, la vitesse de remontée des cuttings peut aussi être insuffisante ; les deux doivent être appréciés dans les mêmes conditions de circulation.
Replacer les trois lignes de valeurs dans les mêmes conditions de profondeur
Le tableau ci-dessous ne fait que regrouper les valeurs pertinentes de la documentation du CR800P, pour expliquer à quel segment d'opération correspond chaque élément lorsque la profondeur augmente ; il n'implique pas de relation de conversion entre les trois.
| Paramètre | Valeur documentée | Segment d'opération correspondant lorsque la profondeur augmente |
|---|---|---|
| Profondeur de forage de référence | BQ 920 m / NQ 800 m / HQ 380 m | Définit la spécification de tiges dans laquelle la profondeur est discutée |
| Force de poussée / force de levage | 67 kN / 130 kN | Marge de force lors de la descente et de l'extraction des tiges |
| Capacité de câble du treuil à câble | 1000 m (câble de 6 mm) | Espace opérationnel pour le levage des tubes carottiers intérieurs en carottage au câble |
| Débit / pression de boue | 100 L/min / 7 MPa | Conditions de circulation pour l'acheminement du fluide et l'évacuation des cuttings |
L'ordre de lecture associée peut être le suivant : d'abord verrouiller la profondeur de référence correspondant à la spécification de carottage pour délimiter le cadre de discussion ; ensuite, pour cette profondeur, examiner le poids propre des tiges et la résistance prévisible dans le trou, et les comparer à la force de levage et à la capacité du mandrin pour juger si les opérations de descente et d'extraction disposent d'une marge ; enfin, côté circulation, comparer le débit et la pression de la pompe au diamètre du trou, aux tiges et aux pertes dans la formation pour juger si les cuttings peuvent être évacués de façon continue. Si l'une des trois conditions est insuffisante, les deux autres auront beau être confortables, elles ne permettront pas de terminer ce trou sans encombre.
Il faut préciser que cette lecture associée ne donne qu'une orientation et ne permet pas de calculer une conclusion. La documentation ne fournit pas de table de poids des tiges selon la profondeur, ni d'exigences de vitesse de remontée annulaire selon le diamètre, ni de valeurs de correction de la force de levage en fonction de l'angle. Tout cela doit être recalculé selon la conception concrète du trou et les conditions du site.
Les conditions associées font aussi partie de cette chaîne de relations
Pour le système de puissance, la puissance requise du moteur diesel du CR800P est ≥ 99 kW, avec une configuration possible en moteurs électriques de 22 kW × 3. Lors de la rotation et de la circulation continues dans les tronçons profonds, la stabilité de la sortie de puissance influence indirectement la pression de pompe et le couple ; le transport du carburant, les conditions d'alimentation électrique et les ressources de maintenance dans les zones montagneuses reculées sont des conditions de site à vérifier lors du choix entre diesel et électrique. La structure modulaire sépare les unités de puissance, de commande, de boue et de forage pour le transport, ce qui améliore l'accessibilité des emplacements en montagne, mais l'état des raccords hydrauliques à changement rapide et des pièces de liaison après assemblage de chaque module doit être vérifié après chaque montage, point mentionné séparément dans la documentation.
Éléments à confirmer auprès du fabricant et sur site en dehors de la documentation
- Les conditions de lithologie, d'angle de forage et de structure de trou correspondant aux profondeurs de référence NQ 800 m et HQ 380 m ne sont pas précisées une par une dans la documentation.
- La marge réellement disponible de la force de levage de 130 kN à l'approche de la profondeur de référence manque de données détaillées selon la profondeur et l'angle.
- L'adéquation de la pression de pompe de 7 MPa pour maintenir la circulation dans les tronçons à fractures développées ou à pertes doit être jugée en fonction du diamètre et de la formation.
- La correspondance entre le couple maximal de la tête motrice de 980 N·m, la vitesse maximale de 1200 tr/min et les différentes lithologies : la documentation ne donne que les principes de commutation, sans table de combinaisons de paramètres.
- La combinaison de la course d'avance de 1,8 m avec les longueurs de tige applicables de 1 m / 1,5 m influence la fréquence de raccordement et le temps auxiliaire ; le mode d'organisation concret doit être déterminé selon l'implantation du site.
Ainsi, pour lire ces trois lignes de valeurs du CR800P, plutôt que de comparer quel chiffre est le plus grand, il vaut mieux d'abord déterminer quelle spécification de carottage le projet utilise, jusqu'à quelle profondeur il prévoit de forer, quelles sont la résistance et les pertes prévisibles dans le trou, puis comparer point par point avec les valeurs correspondantes de la documentation et inscrire les conditions non couvertes parmi les points à confirmer avant l'entrée sur site. La documentation fournit l'orientation des limites de capacité ; la profondeur et l'efficacité finales restent tributaires des conditions réelles du site.