Construction de puits en formations complexes : Techniques de forage en présence de sable, de gravier et de couches rocheuses fracturées

Construction de puits en formations complexes : Techniques de forage en présence de sable, de gravier et de couches rocheuses fracturées

Le forage de puits en formations complexes, telles que les sables mouvants, les graviers épais et les couches rocheuses fracturées, représente un double défi pour la technologie et l'équipement. Différentes techniques de forage et configurations d'équipement spécialisées sont nécessaires selon les caractéristiques de chaque formation. Les objectifs principaux sont la formation efficace du puits, la prévention des effondrements et la garantie de la sécurité.

Gestion des couches de sable (en particulier les sables mouvants) : Ces formations sont extrêmement meubles et s'écoulent facilement au contact de l'eau, ce qui rend les puits sujets aux effondrements ou aux rétrécissements. La technique clé consiste à forer rapidement et à protéger efficacement les parois du puits. Des foreuses rotatives équipées de trépans racleurs sont généralement utilisées pour un forage rapide, et une boue de forage de haute viscosité et de haute qualité est indispensable. Cette boue forme rapidement un gâteau de boue épais et dense sur la paroi du puits, fixant fermement les grains de sable. Dans les zones à forte présence de sables mouvants, le forage tubé est souvent nécessaire. Un tubage robuste à paroi mince est alors enfoncé simultanément dans le puits de forage, isolant ainsi directement les sables mouvants par des moyens physiques. C'est la solution la plus fiable.

Pour les couches de galets et de gravier : les strates sont composées de roches meubles et poreuses et de galets de tailles variables, ce qui favorise le blocage ou la déviation du trépan et entraîne d'importantes pertes de boue. Les techniques principales consistent à prévenir les fuites, le blocage et la déviation. On privilégie les foreuses à percussion, qui utilisent des trépans lourds pour frapper et briser les galets à répétition. On peut également utiliser des foreuses à circulation inverse, qui fonctionnent comme un grand tuyau d'aspiration pour extraire efficacement les fragments de roche, assurant ainsi un nettoyage complet du puits. Une boue épaisse, fibreuse et en nappe doit être utilisée pour sceller les fissures de la formation et éviter les pertes de boue. De même, le forage tubé est la méthode la plus sûre pour traverser les couches épaisses de galets.

Pour les strates et couches rocheuses fracturées : la masse rocheuse est dure, mais elle est morcelée par de nombreuses fissures, ce qui facilite la chute de roches de la paroi du forage et le blocage du trépan. La technique clé est de privilégier la stabilité et de préserver l’intégrité de la paroi du forage. L’utilisation d’engins de forage rotatifs équipés de trépans à cônes ou diamantés est recommandée, avec une combinaison de paramètres : faible pression, rotation lente et débit de pompage élevé, pour un forage en douceur et une réduction des vibrations et des perturbations des parois fracturées. La boue de forage doit posséder d’excellentes propriétés de cimentation et de protection des parois, capable de pénétrer et de lier même les microfissures. Dans les zones extrêmement fracturées, il peut être nécessaire d’injecter un coulis de ciment spécial ou un coulis chimique pour le renforcement avant de poursuivre le forage.

Le principe général de configuration des équipements est le suivant : un engin principal et plusieurs engins de secours. En général, une seule foreuse principale (comme une foreuse hydraulique multifonctionnelle) sert de base, mais en fonction des études géologiques préalables, des trépans, des outils de forage et des matériaux de traitement spécialisés (comme des agents de bouchage et des tubages) doivent être préparés pour les strates complexes prévues. La flexibilité des combinaisons et une vaste expérience de terrain sont souvent des facteurs déterminants pour réussir le forage de strates complexes.