Comparaison des solutions de forage pour différentes formations : Sélection des équipements et des procédés pour les sols meubles, les graviers et les formations rocheuses

Comparaison des solutions de forage pour différentes formations : Sélection des équipements et des procédés pour les sols meubles, les graviers et les formations rocheuses

Ce guide concis explique comment choisir les méthodes et les équipements pour le forage dans différentes formations. Nous utilisons un langage simple pour faciliter la compréhension des concepts clés.

Principe fondamental : Approche personnalisée

Forer, c'est comme utiliser différents outils pour creuser différents types de terrains. Creuser du sable, des cailloux ou de la roche requiert naturellement des méthodes et des outils différents. C'est la couche de sol souterraine que nous devons « creuser », et nous devons choisir la solution appropriée en fonction de ses caractéristiques.

I. Formations de sols meubles (ex. : argile, sable)

Caractéristiques de la formation : Similaires à de la pâte ou du sable humide, ces sols sont mous et facilement déformables, ce qui rend le forage moins pénible, mais les parois du forage sont sujettes à l'effondrement.

Principal défi : Prévenir l'effondrement du forage et maintenir des parois lisses.

Équipements recommandés : Foreuses rotatives ou foreuses à tarière longue. Elles fonctionnent comme de grands tournevis, extrayant rapidement et proprement la terre.

Procédés et techniques :

Formation rapide du trou : La puissance de l’équipement n’a pas besoin d’être trop élevée ; privilégiez la vitesse de forage.

Protection des parois de boue : Un fluide de forage spécial, la boue, est injecté dans le trou, formant un film protecteur mince sur la paroi. Ce film agit comme une colle pour soutenir la paroi et prévenir son effondrement.

Installation du tubage : Si la couche de sol est très meuble, il peut être nécessaire d’installer un tubage métallique temporaire pour la soutenir pendant le forage.

Résumé : Rapide, protecteur et stable. Utilisez une foreuse rotative pour progresser rapidement et protéger le trou foré avec de la boue ou un tubage.

II. Couches de gravier et de cailloux

Caractéristiques de la formation : Comme un « sac de pierres mélangées » enfoui sous terre, avec des particules grossières et meubles et de grands espaces vides. Le trépan risque de se bloquer ou de dévier de sa trajectoire, et la boue est sujette aux fuites.

Principaux défis : Gérer les formations meubles et les fuites de boue, et maintenir la direction du forage.

Équipement privilégié : Foreuses à percussion ou foreuses à circulation inverse.

Foreuses à percussion : Fonctionnant comme un marteau-pilon géant, le marteau lourd est levé et relâché à plusieurs reprises pour concasser le gravier. Elles sont particulièrement adaptées au traitement des cailloux de gros diamètre.

Forage à circulation inverse : La tige de forage agit comme un aspirateur géant, aspirant puissamment les fragments de roche depuis son centre pendant le forage. Ce procédé garantit une grande efficacité et un nettoyage complet.

Techniques 

Progression lente et régulière : Ne pas précipiter ; percer les couches de gravier de manière progressive.

Boue à haute viscosité : Utiliser une boue à viscosité exceptionnelle pour mieux enrober les fragments de roche et sceller les fissures de la formation, réduisant ainsi les pertes.

Forage avec tubage : Souvent, la technique de « forage avec tubage en place » est nécessaire. Un tubage robuste soutient fermement la couche de roche meuble ; il s’agit de l’étape la plus cruciale.

Résumé : Percer, aspirer, protéger. Utilisez la force d'impact pour briser ou aspirer puissamment les fragments de roche, et protégez le forage avec un tubage tout au long de l'opération.

III. Formations rocheuses dures (ex. : granite, calcaire)

Caractéristiques de la formation : Extrêmement dure et intacte. Les trépans ordinaires patinent et pénètrent difficilement.

Problématique principale : Comment briser efficacement la roche dure.

Équipement recommandé : Trépans à cônes, marteaux fond de trou ou foreuses rotatives avec trépans à percussion.

Trépans à cônes : Ces trépans sont dotés de plusieurs dents en carbure qui, grâce à une pression et une rotation intenses, permettent de broyer et de briser la roche.

Marteaux fond de trou : Ces marteaux perforateurs à haute fréquence injectent de l'air comprimé à la base du trépan, générant des milliers d'impacts par minute. Combiné à la rotation, cet effet de martelage rend l'outil extrêmement efficace.

Procédés et techniques : Haute pression, faible vitesse : Contrairement aux couches de sol meuble, une pression verticale intense doit être appliquée tout en réduisant la vitesse de rotation, afin de permettre au trépan de développer la force nécessaire pour fracturer la roche.

Frappe par martelage : Le principe fondamental consiste à briser la structure rocheuse par impact (mécanique ou pneumatique).

Refroidissement par air/eau : Le forage génère des températures élevées, nécessitant un refroidissement par air ou par eau pour éviter l’usure ou les dommages.

Résumé : Pression, martelage, fracture. Le forage de la roche repose sur une forte pression et des impacts à haute fréquence ; la patience est donc essentielle.