Savoir-faire en matière de forage de mousse

Le forage à la mousse est une technique de forage qui implique l'utilisation d'un agent moussant polymère, d'eau et d'air comprimé. La mousse est composée d'une phase liquide continue qui entoure et emprisonne la phase gazeuse. Ses principales caractéristiques sont une densité relativement faible et une viscosité extrêmement élevée. Cette combinaison de propriétés confère à la mousse un avantage majeur sur le forage à la brume et à l'air sec.

Le forage avec de la « mousse » combinée à de l'air comprimé est utilisé de différentes manières pour faciliter le processus de forage.

Mousse à haute vitesse – brumisation d'air

Lors du forage de roche consolidée avec de l'air comprimé, des nuages de poussière peuvent être expulsés du trou.

Pomper un filet d'eau dans la conduite d'air atténuera très efficacement le nuage de poussière, protégeant à la fois la santé des opérateurs et l'équipement. L'ajout d'une solution savonneuse (dilution de 0,5 à 1,5 %) aide à maintenir les parois du trou propres et empêche l'obturation des petites fissures aquifères et la formation de collets humides de déblais de forage au-dessus de l'action de forage. Typiquement, les solutions savonneuses utilisées sont des tensioactifs biodégradables :

ils peuvent être achetés comme additifs de forage spécialisés ou, de manière pratique et économique, comme de simples détergents liquides de qualité pour la vaisselle ou de la poudre à lessiver à mélanger à l'eau froide. L'utilisation de mousse permet de forer avec succès à des vitesses d'air de remonte-trou plus faibles car la mousse maintient le trou plus propre et les bulles aident à dégager le matériau à des vitesses plus faibles.

Mousse à faible vitesse – colonne de mousse stable

En injectant régulièrement un mélange de boue de forage polymère (35-40 secondes à l'entonnoir Marsh) et de mousse de forage (dilution de 0,5 à 1,5 %) dans une alimentation en air à débit contrôlé, il est possible de créer une colonne de mousse stable à montée lente, qui soulève le matériau hors du trou. Elle n'érode pas la formation et utilise très peu d'air, permettant ainsi de forer des trous de grand diamètre dans des formations tendres avec de petits compresseurs. L'effet à créer dans le trou est une colonne mixte continue de bulles de mousse montantes – d'une consistance similaire à celle de la mousse à raser en aérosol. La mousse va « foisonner » par vagues hors du haut du trou, transportant les déblais de forage du trépan. Si trop d'air est mélangé à un débit de mousse trop faible, peu de mousse jaillira et la colonne sera interrompue par des poches d'air. Une bonne mousse stable, si elle est prélevée entre deux mains, sera assez épaisse et empêchera les paumes des mains de se toucher facilement. Elle formera une masse de bulles de savon avec un corps défini. La texture de la mousse changera si de l'eau se trouve dans le trou – la structure des bulles devient souvent plus grande avec une dilution accrue.

Le forage à la mousse est une méthode très utile pour forer un diamètre plus grand que ce que le compresseur d'air pourrait forer directement

C'est une technique impressionnante à appliquer pour la construction d'un trou dans le sol en utilisant très peu d'air comprimé et un faible volume d'eau. Il faut le voir pour le croire et il faut laisser du temps aux équipes de forage inexpérimentées pour se familiariser avec son application.

Le forage à la mousse est utilisé lorsque l'on anticipe un afflux d'eau. Afin d'assurer un transport efficace des déblais, les vitesses annulaires doivent être maintenues à un taux relativement faible (~30 m/min). De plus, le forage à la mousse nécessite généralement une puissance de compression inférieure, par rapport aux méthodes de forage à sec et à la brume.

Une bonne conception de forage à la mousse devrait supposer une qualité de mousse en fond de trou minimale d'environ 60 % avec une vitesse annulaire de 30 m/min. La qualité de la mousse peut être contrôlée dans le puits en ajustant la contre-pression annulaire.

Sur l'appareil de forage JCDRILL, nous équipons une pompe à mousse pour injecter un mélange de « mousse » à des débits assez faibles dans la conduite d'alimentation en air comprimé afin de former des bulles de savon dans le puits de forage (voir l'image ci-dessous). La pompe à mousse est entraînée par un moteur hydraulique, qui propose différents débits et pressions disponibles au choix en fonction des exigences du projet.