Le forage sonique devient la méthode de choix pour une variété de défis.

Cet article initialement apparaît dans Foreur national.

Le forage sonique utilise un tube de forage fileté à double ligne et un carter, la ligne interne étant avancée avec un carottier fixé à celle-ci et la ligne externe créant la stabilité du trou. Étant donné que le fluide de forage n'est pas utilisé pendant l'échantillonnage, cette technique d'échantillonnage «à sec» permet d'obtenir des échantillons de carottes intactes qui ne sont pas modifiés par les fluides de forage.

Suite à l'avancement de la tige de forage interne et du carottier, le carter de forage externe est avancé jusqu'à un pied du bord d'attaque du carottier.

Le tubage extérieur a les mêmes objectifs que les systèmes de forage conventionnels à deux lignes en maintenant le trou de forage ouvert pour permettre l'installation de puits, la diagraphie géophysique ou d'autres activités en fond de trou. En fonction des formations de forage, du fluide de forage peut être introduit lors de l'avancement du cuvelage externe.

Le forage sonique réduit également considérablement le risque d'échec du projet en raison de conditions de sous-sol inconnues ou difficiles. Il offre également la souplesse nécessaire pour faire avancer une enveloppe externe temporaire au fur et à mesure que le forage est foré, ce qui signifie que davantage peut être accompli avec un seul forage.

Bien que l’adoption de la technologie ait été lente, le forage sonique est maintenant considéré comme la solution à une variété de besoins. Dans les gisements de pétrole canadiens, par exemple, où prédominent les formations de roche tendre, les entreprises reconnaissent de plus en plus les avantages de Sonic par rapport aux foreuses rotatives conventionnelles et aux foreuses à vis sans fin pour de nombreuses applications.

Après la défaillance de la digue de résidus de Mount Polley en Colombie-Britannique en 2014, le gouvernement provincial a imposé l'installation de puits de surveillance et de piézomètres sur les pieux de stockage dans toute la province. L'accessibilité difficile de nombreux sites et l'instabilité potentielle des pieux font de la nouvelle plate-forme LS250 MiniSonic de Boart Longyear un choix évident pour ce travail.

La plate-forme sonique compacte et fiable s’avère être la solution idéale pour une large gamme d’applications, notamment géotechniques, environnementales, aquatiques et minières. Sa taille compacte lui permet d'être facilement transporté vers des sites difficiles d'accès tels que les tas de résidus ou de travailler dans des espaces restreints.

Ce fut le cas dans le centre-ville de Calgary, en Alberta, où un complexe sportif et de divertissement majeur est proposé pour un site riverain sous-développé qui comprend maintenant des concessionnaires automobiles et une gare routière. Bien qu’une usine de créosote y ait été fermée il ya plusieurs décennies, la créosote s’étend à plusieurs mètres sous la surface dans la majeure partie de la zone de développement proposée.

Une récente enquête environnementale a nécessité de forer des trous d’échantillonnage à plusieurs endroits de la propriété. La technologie Sonic et la maniabilité de la plate-forme signifiaient que la mission était accomplie avec des échantillons de base pratiquement parfaits.

Le forage sonique utilise l’énergie de résonance à haute fréquence pour faire avancer un carottier ou un tubage dans des formations souterraines. Pendant le forage, l’énergie de résonance est transférée dans le train de tiges jusqu’à la face du trépan à différentes fréquences sonores. La rotation simultanée du train de tiges répartit uniformément l'énergie et l'impact au niveau de la face du trépan.

L'énergie de résonance est générée à l'intérieur de la tête sonique par quatre poids à contre-rotation. Un système d'isolation pneumatique breveté empêche la transmission de l'énergie de résonance à l'appareil de forage et dirige préférentiellement l'énergie vers le train de tiges.

Le foreur contrôle l’énergie de résonance générée par l’oscillateur sonique en fonction de la formation rencontrée afin d’obtenir une productivité de forage maximale. Une résonance se produit lorsque l'énergie sonore résonante coïncide avec la fréquence naturelle du train de tiges.

Cela se traduit par la quantité maximale d'énergie livrée au visage. Dans le même temps, les frottements du sol immédiatement adjacents à l'ensemble du train de forage sont sensiblement minimisés, ce qui entraîne des taux de pénétration très rapides.

Sonic offre plusieurs avantages distincts par rapport aux technologies conventionnelles. Parmi ceux-ci, citons les informations de qualité supérieure fournies par l’échantillon central continu et relativement non perturbé, d’une qualité et d’une précision inégalées sur tout type de sol - argile, till, sable, gravier, blocs ou cailloux. Lors de l'utilisation du système de profilage des eaux souterraines iso-flow, des données hydrogéologiques et géochimiques peuvent être facilement obtenues.

Le forage sonique réduit également les pertes de forage et les déchets de près de 80% par rapport aux méthodes de forage classiques. Contrairement au forage avec une tarière, pratiquement aucun nettoyage n'est nécessaire.

La construction de puits de qualité supérieure est un autre avantage. Les forages soniques ne perturbent que très peu la paroi du trou de forage, ce qui permet un développement et une performance plus efficaces du puits. Ensuite, il y a la vitesse. Le forage sonique est jusqu'à deux à trois fois plus rapide que les méthodes de forage conventionnelles au mort-terrain.

Les dispositifs de sécurité de l’appareil LS250 MiniSonic comprennent une barrière de rotation verrouillée, des niveaux de bruit réduits, un mât de décharge et une queue ondulée, ainsi qu’un présentateur de barres. La barrière de rotation verrouillée ralentit automatiquement la rotation de la tête lorsque la barrière est ouverte. La plate-forme fournit également des niveaux sonores inférieurs lorsqu'elle est équipée du groupe moteur Tier 4i. 

Le mât articulé et la queue de manœuvre permettent au mât de se déplacer de gauche à droite et d'avant en arrière pour positionner le mât précisément au-dessus du trou, éliminant ainsi les mouvements fastidieux du gréement. Le mât de déchargement permet à l’équipage de travailler depuis le sol, renforçant ainsi la sécurité en évitant les escaliers et les rails de sécurité souvent nécessaires pour travailler à partir d’une plate-forme.

Le présentateur de barres innovant permet de charger la tige et le boîtier horizontalement, avec un actionneur qui présente ensuite la tige et le boîtier verticalement à la tête. La tête pivote de 28 degrés sur le côté pour l'extraction de l'échantillon, tandis que le glissement de la tête permet une utilisation sans obstruction du treuil dans le trou.

La plate-forme LS250 MiniSonic est capable de forer à des profondeurs allant jusqu'à 78 mètres (78 mètres) lorsqu'elle est utilisée avec un tubage de 121 mm (4,75 pouces). Son «grand frère», le LS 600 Sonic, peut aller encore plus loin, jusqu'à 182 mètres, comme son nom l'indique. La gamme Boart Longyear comprend également un outillage sonique de haute qualité, des mèches et des embouts de carter à la tige sonique, au carottier, au carter et aux accessoires.

Alors que les avantages du forage sonique ne cessent de prendre de l'ampleur et que de plus en plus d'ingénieurs géotechniciens spécifient le sonique, le marché exigera probablement de l'innovation continue et des foreuses soniques capables de réaliser des échantillons encore plus profonds et de plus grand diamètre. Et Boart Longyear, déjà à la pointe du forage sonique, continuera à montrer le chemin.