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MIHA 1 UFR-SET 21/01/2022 TECHNIQUES ET EQUIPEMENTS DE FORAGE Travail fais par

MIHA 1 UFR-SET 21/01/2022 TECHNIQUES ET EQUIPEMENTS DE FORAGE Travail fais par : - Mouhammed Sow - Daha Mamadou Kane Evaluer par le Pre. THIOUNE Université d’Iba Der Thiam de Thiès UFR/SET Master I Ingénierie Hydraulique et Assainissement 2020/2021 TECHNIQUES ET EQUIPEMENTS DE FORAGE - 1 - TABLE DE MATIÉRE INTRODUCTION .......................................................................................................................... - 3 - I TECHNIQUE DE FORATION ....................................................................................... - 4 - I-1 Forage de battage ................................................................................................................. - 4 - a. Principe de fonctionnement de forage à battage ...................................................................... - 4 - b. Avantage .................................................................................................................................. - 5 - c. Inconvénient ............................................................................................................................ - 5 - I-2 Forage rotary ....................................................................................................................... - 5 - a- Principe de fonctionnement du forage Rotary ......................................................................... - 5 - b- Avantage .................................................................................................................................. - 6 - c- Inconvénient ............................................................................................................................ - 6 - I-3 Forage de percussion à marteau au fond de trou (MFT) ..................................................... - 7 - a. Avantage .................................................................................................................................. - 8 - b. Inconvénient ............................................................................................................................ - 8 - II EQUIPEMMENT DE FORAGE ........................................................................................ - 8 - 1. Tubage……………………………………………………………………………………….- 8 - 2. Crépine : . ................................................................................................................................ - 8 - 3. La chambre de pompage .. ....................................................................................................... - 9 - 4. Massif filtrant (gravier). .......................................................................................................... - 9 - 5. Bouchon étanche . ................................................................................................................... - 9 - 6. Tout venant ............................................................................................................................. - 9 - 7. La cimentation .. .................................................................................................................... - 10 - 8. Margelle ................................................................................................................................ - 10 - CONCLUSION ............................................................................................................................. - 11 - TECHNIQUES ET EQUIPEMENTS DE FORAGE - 2 - LA LISTE DES FIGURES Figure 1: Principe de forage de battage ....................................................... - 4 - Figure 2:Atelier de forage à battage (Procédé Pennsylvanie) .................... - 5 - Figure 3:Principe de forage par Rotary ....................................................... - 6 - Figure 4:injection de l'air comprimé ............................................................ - 7 - Figure 5:Evacuation des cutting ................................................................... - 7 - Figure 6:Tubage en PVC ............................................................................... - 8 - Figure 7: Crépine en PVC ............................................................................. - 9 - Figure 8:Massif filtrant .................................................................................. - 9 - Figure 9:Exemplaire de conception de forage ........................................... - 10 - REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES : 1- Docteur et chercheur Mehdi Metaiche (Octobre 2013), forage technique et procédé 2- Rural Water Supplie Network (2012), code de bonnes pratiques pour la réalisation de forage 3- Rapport action contre la faim (2004), Technique de foration 4- Nations Unies (Niamey 2019), Cahier de prescription technique 5- Professeur Solages (Octobre 1980) Description et mise en œuvre d’un nouveau types d’appareils de forage destiné au fonçage des puits à grand diamètre 6- Professeur Thioune (2016), Equipement de captage : le Forage d’eau TECHNIQUES ET EQUIPEMENTS DE FORAGE - 3 - INTRODUCTION Le forage est un ouvrage de captage des eaux de souterraines par la baie d’un procédé mécanique, en vue de satisfaire une population en eau potable. L’évolution rapide des techniques de forage, dans les domaines de la recherche pétrolière, des travaux publiques, notamment dans la recherche des eaux souterraines, le matériel construit va dans le sens d’une plus grande fiabilité entraine une meilleure productivité des ouvrages. Il est permis de dire qu’il existe désormais une technique de forage et du matériel adapté à chaque type de terrain et à chaque type de besoin. Ainsi il nous a été demandé d’effectuer des recherches sur les différentes techniques et des équipements de forage et en faire une présentation pour mieux comprendre le cours et d’avoir des notions de base de la réalisation de forage qui est un réel atout pour la vie professionnelle. Ce document a pour objet de présenter le principe de fonctionnement de ces techniques de forage et leurs équipements développés ci-dessous. TECHNIQUES ET EQUIPEMENTS DE FORAGE - 4 - I TECHNIQUE DE FORATION Plusieurs techniques de forages d’eau ont été développées en fonction du type d’ouvrage recherché et du contexte géologique. Nous retiendrons ici trois techniques courantes de forage d’eau, le forage au battage, le forage au Rotary et le forage de percussion au Marteau Fond de Trou (MFT). I-1 Forage de battage C’est la technique la plus ancienne, la plus simple et la plus utilisée dans le monde. Il consiste à briser la roche en laissant régulièrement tomber un outil (le trépan). Ce procédé ancien est utilisé dans des formations dures, un tubage de travail est utilisé pour protéger les parois du terrain. Parmi le forage de Battage il existe plusieurs procédé tel que : - Le procédé de Pennsylvanie (Battage à câble) - Le procédé Canadien (Battage à tige) - Le procédé de Raky (appelé battage rapide) a. Principe de fonctionnement de forage à battage La perforation s'effectue à l’aide d’un câble muni à sa base d’un outil appelé trépan de forme soit monolame, bilame ou cruciforme, de diamètre variant entre 300 à 1200 mm (fig1). Cet outil est suffisamment lourd (400 kg à 3 tonnes) pour qu’il puisse donner au câble une extension parfaite et pour minimiser tant que possible les déviations du trou. L’avancement de l’outil est régi par des mouvements de percussions qui lui sont transmis par le câble. Cette technique de forage nécessite une injection d’eau, depuis le début de la pénétration jusqu’ à la rencontre de la première venue d’eau, et ceci pour refroidir et lubrifier l’outil qui s’échauffe au cours de sa traversée des formations géologiques. Figure 1: Principe de forage de battage Cette méthode de forage ne peut pas pénétrer des roches très dures telle que les basaltes et ne peut pas dépasser une dizaine de mètre de profondeur. Le même principe de battage au câble a été conservé, alors que le matériel a été amélioré pour qu'il puisse pénétrer les roches dures et perforer vite et beaucoup plus profond. Cette amélioration consiste à l’équipement d’un camion muni d'un levier par un treuil à câble et par un moteur pour soulever le trépan (figure 2). Ce dernier est levé à une hauteur et avec une fréquence qui dépend de la roche. Les déblais doivent ensuite être récupérés avec une curette. Selon la nature du terrain, il est presque toujours nécessaire d'utiliser un tubage de travail, en acier, pour protéger les parois du terrain. TECHNIQUES ET EQUIPEMENTS DE FORAGE - 5 - Figure 2:Atelier de forage à battage (Procédé Pennsylvanie) b. Avantage - Investissement moins important - Énergie dépensée faible - Facilité de mise en œuvre - Pas de boue de forage, nécessite moins d’eau - Récupération aisée d’échantillons c. Inconvénient - Vitesse d'avancement faible, quelques mètres par jour ; - Usure rapide des lames de trépan ; - Perte de diamètre et déviations importante dans les passages fracturés ; - Méthode peu adaptée dans les terrains plastiques ou boulant - Faible profondeur d'investigation maximum 200 m - Pas de possibilité de faire des carottages I-2 Forage rotary Technique exclusivement utilisée dans les terrains sédimentaires y compris les terrains durs s’effectuant par abrasion et broyage du terrain sans choc. a- Principe de fonctionnement du forage Rotary Un outil appelé tricône est mis en rotation depuis la surface du sol par l’intermédiaire d’un train de tiges. L'avancement de l'outil s'effectue par abrasion du terrain, sans choc, uniquement par rotation et poussée. Celle-ci est fournie par la puissance de la machine mais surtout par le poids des tiges au-dessus de l’outil. L'outil détache dans le fond du trou des TECHNIQUES ET EQUIPEMENTS DE FORAGE - 6 - débris de terrain (appelés cutting), la circulation d'un liquide, appelé boue de forage, permet de les remonter à la surface. La boue de forage est injectée à l'intérieur des tiges par une pompe, ressort au niveau de l'outil et remonte à la surface par l'espace annulaire entre le train de tiges et les parois du trou foré. Lors de sa remonté, la boue de forage tapisse les parois du trou (cake) pour les stabiliser. La "boue de forage" est faite à partir d’une argile (la bentonite), elle circule en circulation fermée, arrivée à la surface du sol elle est canalisée dans un bassin qui permet aux cutting de décanter, puis pompée et réinjectée sous pression dans le train de tige. b- Avantage - Utilisation dans les terrains peu stable (sableux et meuble) ou consolidé. - Facilites de mise en place de la crépine (voir figure 7) c- Inconvénient - Atelier et équipement assez couteux (≈136.000 €) - Risque de coinçage de l’outil de foration (arrêt plusieurs jours, voir plusieurs mois) - Perte de boue dans les zones fissurées Nécessite une grande quantité d’eau - Nécessite une grande technicité Figure 3:Principe de forage par Rotary TECHNIQUES ET EQUIPEMENTS DE FORAGE - 7 - I-3 Forage de percussion à marteau au fond de trou (MFT) Appelé aussi forage percussion cette technique permet de traverser des terrains durs comme le rocher (granites) ou sédimentaires consolidées (grès, calcaires), un taillant à boutons en carbure de tungstène (deux fois plus résistant que l’acier) fixé directement sur un marteau pneumatique, est mis en rotation et percussion pour casser et broyer la roche du terrain foré. Le marteau fonctionne comme un marteau piqueur, à l’air comprimé qui est délivré par un compresseur en plus de la machine de forage. Le flux d’air permet de remonter les cutting du terrain. On distingue deux phases, la percussion et le soufflage : - uploads/s3/ rapport-final-de-forage.pdf