Deux puits d'eau dont les profondeurs prévues sont proches aboutissent souvent, lors de la demande de prix, à deux foreuses de puits d'eau chenillées de niveaux différents : l'une dont la plage de profondeur couvre tout juste le besoin, l'autre dont la plage de profondeur dépasse d'un cran. L'écart de prix est là, mais le jugement ne peut pas se limiter à « la profondeur supplémentaire sera-t-elle utilisée ou non ». Ce qu'il faut réellement comparer, c'est où se situe la marge : marge sur la charge dans le trou, marge sur le diamètre et les procédés, ou simple marge sur le chiffre de profondeur. Ce n'est qu'en examinant ces points séparément que la différence de capacité entre les deux niveaux d'équipement devient comparable.
Fixer d'abord trois conditions opérationnelles, puis parler de marge
Avant toute comparaison, il faut clarifier les conditions opérationnelles du projet, sinon la marge ne peut être mise en regard. Pour une foreuse de puits d'eau chenillée, au moins trois éléments doivent être définis au préalable :
- la profondeur prévue de l'aquifère cible, ainsi que la profondeur maximale de forage prévue pour le projet ;
- le diamètre final de forage requis par la structure du puits et les dimensions des tubages et des crépines ;
- la combinaison de formations, depuis les terrains de couverture jusqu'au substratum rocheux, et les méthodes de forage envisagées pour chaque section.
Une fois ces trois éléments fixés, on peut examiner dans la documentation de l'équipement la profondeur de forage, le diamètre de forage, la force de levage, le couple de rotation et les exigences d'alimentation en air pour déterminer ce qui « couvre tout juste », ce qui « laisse une marge » et ce qui n'est pas couvert par la documentation et doit être confirmé auprès du fabricant ou sur site. Le chiffre de profondeur n'est qu'un élément parmi d'autres : il répond à la question « jusqu'où peut-on aller au plus profond », mais pas à celle de savoir si, arrivé là, l'on peut encore manœuvrer normalement le train de tiges, évacuer les cuttings et réaliser le puits.
Marge 1 : la charge du train de tiges dans le trou
À profondeur proche, la charge du train de tiges peut néanmoins se creuser en raison de différences de diamètre de forage et de spécifications de tiges. Plus le trou est profond, plus le poids propre des tiges, la charge sur les filetages, le frottement contre les parois et les réductions locales de diamètre s'additionnent nettement ; lors de l'extraction, il faut soulever ces résistances en même temps que le poids du train de tiges. La force de levage détermine alors directement la fluidité des manœuvres de descente et de remontée, ainsi que la capacité à traiter normalement le marteau fond-de-trou et une partie des tubages.
Prenons l'exemple des données publiques de la WR600S : sa force de levage est de 35 T, la pression axiale de 6 T, et les diamètres de tiges recommandés sont de 89 / 102 mm pour une longueur de 6 m. Pour un forage profond de classe 600 m, le poids propre des tiges et le frottement augmentent sensiblement la charge d'extraction ; la force de levage de 35 T correspond à l'espace nécessaire pour la manutention d'un tel train de tiges en forage profond, et non à une valeur inévitable à une profondeur donnée. Pour chaque projet, il faut encore calculer en fonction du diamètre final, du matériau et de la résistance des assemblages de tiges, et de la nécessité ou non de poser un tubage.
Lors de la comparaison de deux niveaux d'équipement, il ne suffit pas de regarder quelle force de levage est la plus élevée ; il faut aussi vérifier sa cohérence avec les spécifications de tiges et le treuil auxiliaire. Le treuil auxiliaire de la WR600S a une force de levage de 2,5 T, utilisable pour la manutention sur site du marteau fond-de-trou, des tiges et des outils de tubage ; ce type de capacité auxiliaire influence également l'enchaînement des opérations lorsque les changements d'outils sont fréquents en forage profond.
Marge 2 : le changement de régime du couple de rotation et de la vitesse
La marge sur la rotation ne consiste pas à « plus de couple, c'est mieux », mais à vérifier si l'équipement dispose de régimes correspondant aux différentes résistances dans le trou. Les roches dures, les grands diamètres et les sections à fort frottement exigent un couple élevé à basse vitesse ; lorsque la résistance est plus faible ou la charge du train de tiges plus légère, augmenter la vitesse permet de réduire les temps auxiliaires.
Le système de rotation de la WR600S offre un couple bi-régime de 12000 / 6000 N·m, correspondant à des vitesses maximales de 90 / 180 tr/min. La documentation présente cette configuration dans le contexte des forages profonds, des roches dures, des grands diamètres et des formations alternant tendre et dur : lorsque la résistance dans le trou varie, on peut commuter la combinaison couple/vitesse pour maintenir la rotation. Lors de la comparaison de deux niveaux d'équipement, il convient de demander clairement : quelles sections chaque équipement couvre-t-il avec ses différents rapports de couple, par quel moyen s'effectue la commutation, et quelles exigences cela impose-t-il à l'évacuation des cuttings et à l'avancement. La documentation ne fournit que la correspondance entre couple et vitesse, sans préciser les limites d'application de chaque rapport dans des formations concrètes ; ce point doit être apprécié en fonction de l'outil de forage, du marteau fond-de-trou et du retour des cuttings.
Marge 3 : mât, stabilisateurs et posture de forage
À profondeur proche, un mât de conception différente modifie le rythme des opérations. La WR600S utilise un mât télescopique, permettant d'utiliser directement des tiges de 6 m en travail et de réduire le nombre de raccords en forage profond ; en transport, la structure télescopique améliore l'encombrement de la machine. Pour un forage de classe 600 m, les raccords sont nombreux et l'usage de tiges longues réduit d'autant plus les temps auxiliaires, ce qui explique pourquoi la conception du mât figure parmi les critères de comparaison.
Plus le trou est profond, plus la stabilité de la machine influence directement les efforts sur le mât et le contrôle de la déviation. Les stabilisateurs hydrauliques de la WR600S ont une course de 1,6 m, destinée au calage et au soutien stable de l'équipement ; la documentation précise également que sur sol meuble, il faut utiliser des plaques de calage pour assurer une répartition uniforme des efforts et éviter tout tassement après une longue période de travail. Lors de la comparaison de deux niveaux d'équipement, la course des stabilisateurs et le mode de soutien doivent figurer parmi les points à vérifier, en particulier lorsque les emplacements de forage se trouvent sur des terres agricoles, des remblais ou des sols graveleux.
Marge 4 : l'adéquation de l'alimentation en air et des procédés de circulation
Si le projet prévoit de forer au marteau fond-de-trou, l'alimentation en air ne relève pas de la machine seule, mais conditionne la faisabilité de l'ensemble du schéma. La documentation de la WR600S indique pour le forage DTH une pression de travail de 1,2–3,5 MPa et une consommation d'air de 16–55 m³/min, en précisant que lorsque la profondeur augmente, le diamètre s'agrandit, la roche se durcit ou l'altitude s'élève, le débit réel nécessaire peut augmenter et que le compresseur doit être adapté projet par projet.
Ce point est souvent négligé lors de la comparaison de deux niveaux d'équipement : un niveau de profondeur plus élevé ne signifie pas que le compresseur associé peut être repris tel quel. Si la partie supérieure de couverture nécessite un forage rotary à la boue et que la partie inférieure en roche bascule vers le marteau fond-de-trou, il faut aussi intégrer au schéma les moyens de maintien de paroi tels que pompe à boue, tubage et mousse. La documentation de la WR600S indique que les couches supérieures de sol, d'argile, de sable et de gravier peuvent être forées en rotary à la boue, puis que l'on passe au DTH en entrant dans des roches plus stables ; cet enchaînement de procédés correspond à une liste d'équipements associés, et pas seulement à la capacité de la machine principale.
Marge 5 : conditions d'accès et de transfert
Quelle que soit la marge de capacité, si l'équipement ne peut pas atteindre le point de forage, elle reste théorique. La WR600S pèse environ 12,5 T, mesure environ 6,73 × 2,1 × 2,63 m, se déplace à environ 3 km/h et présente un angle de montée maximal de référence de 21°. La documentation précise que le transport doit être organisé avec un plateau en fonction de la charge utile du véhicule, des limitations de largeur et de hauteur de la route, et qu'il faut vérifier le verrouillage du mât télescopique et la fixation de l'équipement ; une fois sur site, il faut prévoir l'espace de déploiement du mât.
Si les deux niveaux d'équipement diffèrent en tonnage et en encombrement, l'évaluation de la circulation sur les routes de village, les diguettes et les pistes de la zone minière différera également. Lors de la comparaison, la largeur de la route, le rayon de braquage, la portance du sol et l'espace de déploiement au point de forage doivent être vérifiés comme conditions préalables, plutôt que d'être traités une fois l'équipement arrivé sur site.
Rassembler les critères de comparaison dans un même tableau
| Critère de comparaison | Question à laquelle répondre | Contenu correspondant dans la documentation WR600S |
|---|---|---|
| Profondeur et diamètre de forage | La profondeur cible et le diamètre final sont-ils tous deux couverts ? | Profondeur maximale 600 m ; diamètre de forage 105–400 mm |
| Force de levage | Y a-t-il une marge pour l'extraction en forage profond, la récupération du marteau fond-de-trou et les opérations de tubage ? | Force de levage 35 T ; pression axiale 6 T |
| Couple de rotation | Les roches dures, les grands diamètres et les sections à faible résistance peuvent-ils être traités par rapports distincts ? | 12000 / 6000 N·m ; vitesse maximale 90 / 180 tr/min |
| Tiges et mât | Nombre de raccords, encombrement en transport et espace de déploiement du mât | Tiges de 6 m ; 89 / 102 mm ; mât télescopique |
| Alimentation en air associée | Le procédé au marteau fond-de-trou dispose-t-il d'un débit et d'une pression de compresseur adaptés ? | 1,2–3,5 MPa ; 16–55 m³/min |
| Conditions d'accès | La route, la portance et le site permettent-ils le transport et le déploiement de la machine ? | Environ 12,5 T ; environ 6,73 × 2,1 × 2,63 m ; déplacement environ 3 km/h ; montée de référence 21° |
Le tableau ne fait que rassembler les éléments correspondants de la documentation ; il ne peut pas se substituer au projet pour conclure « quelle machine choisir ». La valeur de la marge de capacité entre deux niveaux d'équipement dépend de la répartition future des profondeurs de puits, de l'évolution des diamètres et des incertitudes géologiques du projet : si les profondeurs prévues se concentrent sur un seul niveau, que le diamètre est fixe et que les données géologiques sont claires, la valeur réelle de la marge de profondeur est limitée ; si une même machine doit enchaîner sur plusieurs emplacements des profondeurs et des diamètres différents, la marge se reporte davantage sur le mât, la force de levage et les rapports de couple.
Points à confirmer en dehors de la documentation
- La profondeur réelle de l'aquifère cible et le débit d'eau doivent être établis à partir de données hydrogéologiques ou d'une exploration préalable ; il ne faut pas prendre la profondeur maximale de forage comme objectif de chantier ;
- Les tubages, crépines et types de pompes correspondant au diamètre final doivent être déterminés par la conception du puits ;
- Les spécifications et l'origine des équipements associés tels que compresseur et pompe à boue doivent être adaptées projet par projet ;
- Les conditions réelles de circulation et de déploiement des deux niveaux d'équipement sur un même site doivent être vérifiées sur place avant le démarrage : limitations de largeur et de hauteur de route, portance du sol ;
- La documentation ne fournit pas les limites d'application par formation pour chaque rapport de couple des deux niveaux d'équipement ; il ne faut pas en déduire lors de la comparaison qu'« un niveau donné est forcément plus adapté ».
Après avoir décomposé et comparé ces différents points, « profondeurs proches » cesse d'être le point de départ de la comparaison pour devenir une simple dimension parmi d'autres. La question de savoir s'il faut payer pour cette marge dépend de sa capacité à se traduire en conditions opérationnelles réellement utilisables sur le plan de la force de levage, des rapports de couple, de la conception du mât et des procédés associés.