SOMMAIRE 1. SELECTION DES OUTILS 2. PARAMETRES DE FORAGE 3. ANALYSE DE L USURE DES COURONNES 4. OUTILS IMPREGNES DIAMANTES 5. OUTILS SERTIS DIAMANTES 6. OUTILS PCD (POLY-CRYSTALLINE DIAMOND) ET TSD (THERMO-STABLE DIAMOND) 7. COURONNES CARBURE DE TUNGSTENE 8. MANCHONS ALÉSEURS 9. SABOTS
1. SELECTION DES OUTILS Ce groupe d outils représentent les principaux produits consommables et inclut notamment les couronnes, les manchons et les sabots. Ces produits sont fabriqués avec des matières premières de haute qualité, des technologies et des équipements avancés, offrant ainsi un ratio vitesse de pénétration/durée de vie des plus performants. Les produits d APAGEO peuvent convenir à toutes les conditions d utilisation, quel que soit le niveau d abrasion ou le type de roche. Grâce à un stock permanent dans notre magasin, nous pouvons répondre immédiatement à vos besoins. Et des outils plus spécifiques peuvent être fournies sur demande (profil particulier, hauteur diamantée spécifique, sur mesure ). La couronne représente l outil de carottage principal et c est l un des plus complexes à utiliser car de nombreux facteurs influencent les performances et la durée de vie. Comprendre la composition et les applications de chaque outil est essentiel pour assurer le succès de tout programme de forage. Il est important de collecter le plus d informations possibles concernant la typologie des terrains forés afin de sélectionner le ou les outils les plus adaptés. Type d outils Imprégnés Terrains Roches tendres à extrêmement durs ; grains grossiers à fins ; abrasifs à non abrasifs ; ou fracturés à compactes. Sertis Roches tendres à durs ; grains grossiers à fins ; abrasifs à non abrasifs ; ou fracturés à compactes. PCD (Poly-Crystalline Diamond) Terrains tendres à durs ; grains grossiers ; abrasifs ; ou facturés. Carbure de Tungstene Sols meubles et très meubles. APAGEO peut également fournir des couronnes plus spécifiques selon un cahier des charges établit pour les utilisateurs ou selon une demande spéciale.
2. PARAMETRES DE FORAGE Les principaux facteurs à prendre en compte pour sélectionner le bon outil sont la dureté du terrain et sa nature (fracturé ou consolidé, abrasif ou non, etc ). Ces informations permettent ainsi d assurer que la matrice choisie s usera correctement et optimisera les performances. Une fois l outil adéquat sélectionné, les paramètres de forage suivants doivent être considérés : Vitesse de rotation Généralement, plus la vitesse de rotation est élevée et plus la pénétration est rapide (mais cette règle peut être parfois à nuancer selon la typologie du sol). Il faut aussi considérer le diamètre de l outil : plus il est faible et plus la vitesse doit être élevé. Définir la vitesse de rotation adéquate permet aussi une usure correcte de la matrice afin d expulser les diamants usés et d exposer les nouveaux (réaffutage). tr / min Taux de pénétration Taux de pénétration Appui sur outil Ø extérieur de l outil Il est fondamental de maintenir correctement l appui sur outil (force d appui + poids des tiges) en prenant en compte au fur à mesure le nombre de tiges et en ajustant en conséquence la force d appui. Lorsque ce paramètre est excessif, cela entraine une usure prématurée de l outil, du carottier et des tiges ainsi qu une possible déviation du sondage. Au contraire, lorsqu il n est pas suffisant, la productivité (pénétration) est moindre et l outil peut se polir (voir analyse de l usure page suivante). Ø extérieur de l outil Débit d injection Ce paramètre est également primordial car il permet la remontée des particules de sol foré (cuttings) mais aussi de refroidir l outil et lubrifier l ensemble du train de tige. L / min Ø extérieur de l outil NB : Les paramètres précisés dans les courbes ci-dessus représentent l optimum. Bien sûr, toutes les sondeuses ne peuvent pas répondre à certaines de ces performances et doivent donc être réglées au mieux selon ces préconisations et leur capacité propre.
3. ANALYSE DE L USURE DES COURONNES
4. OUTILS IMPREGNES DIAMANTES Fabrication et gamme Les couronnes imprégnées diamantées sont les plus utilisés dans l industrie du forage. Ces outils sont composés basiquement en deux parties : Imprégnation => Le corps de la couronne en acier : Une des extrémités est filetée pour être connectée au train de tiges et l autre extrémité est reliée à la matrice. Configuration standard Corps Configuration triplex => L imprégnation de la couronne : Elle est faite de diverses poudres métalliques (matrice), mélangées à des diamants synthétiques sélectionnés. Ces matériaux sont ensuite traités thermiquement et fusionnés en une seule masse selon un procédé minutieux et rigoureux. Ce processus permet aussi l alliage sur le corps de la couronne. Le taux d usure entre la matrice et les diamants doit être équilibré (matrice s usant parallèlement aux diamants) afin d assurer des performances de pénétration optimale ainsi qu une durée de vie accrue. Les variations dans la combinaison des poudres et des diamants sont identifiées par une gamme de matrices déterminées, conçues pour les conditions de forages les plus exigeantes et pour toutes les formations, de la plus tendre à la plus dure. Afin de répondre à toutes vos applications de forage tout en considérant les capacités de budget, APAGEO propose deux gammes pour les couronnes imprégnées diamantées : GeoDiam principalement destiné à l industrie géotechnique et DrillDiam principalement destiné à l industrie minière (voir charte de sélection et profils disponibles pages suivantes). Les hauteurs d imprégnation des couronnes GeoDiam sont proposées en 8 ou 10 mm. Pour les couronnes DrillDiam, la hauteur d imprégnation est basiquement de 12 mm, mais selon les conditions de forage et la demande du client, la hauteur peut être inférieure (8 ou 10 mm, généralement pour les outils de gros diamètre) ou supérieure, jusqu à 16 mm, pour améliorer les rendements et accroître la durée de vie. De même, différents types et largeurs de passage d eau sont disponibles pour chaque couronne.
Charte de sélection des outils de carottage choix des matrices TENDRE Calcite Calcaire, Gres Serpentine Schiste Pelite, Talc MOYEN Andesite Dolomie Diorite Serpentine Schiste MOYEN DUR Gres Grauwacke Arkose, Calcaire Schiste Dur Dolomite DUR Gabbro Diorit, Gneiss Granite Hematite Basalte TRES DUR Gneiss Pegmatite Quartz Porphyre Silicifié EXTREMEMENT DUR Silex Minerai de fer Jaspe, Vireux Quartsite, Rhyolite Taconite
Outils imprégnés diamantés - Choix des profils Type de profil des couronnes GeoDIAM : standard, turbo et décharge faciale Type de profil des couronnes DrillDIAM : Standard Conique Turbo Interne Décharge faciale Large DrillDIAM (Passage d eau parallèle 4mm) (Passage d eau conique 4 à 8mm) (hauteur d imprégnation 16mm uniquement) (sans décharge faciale) (passage d eau parallèle 8mm) 02 X 03 X X X X X 04 06/07 08/09 09/11 12 X 12/14 13 X X X X 14 X X X X HAUTEUR D IMPREGNATION = 8 à 16 mm, à préciser sur vos demandes Tailles standards Taille Ø forage Ø échantillons Volume de forage Annulaire tige / forage mm Pouce mm in L/m USgal/ft L/m Usgal/ft A 48,01 1.890 26,97 1.062 1.81 0.146 0,26 0.021 B 59,94 2.360 36,40 1.433 2.82 0.228 0,4 0.032 N 75,69 2.980 47,63 1.875 4.50 0.364 0,67 0.054 N2 75,69 2.980 50,67 1.995 4.50 0.364 0,67 0.054 N3 75,69 2.980 45,09 1.775 4.50 0.364 0,67 0.054 H 96,06 3,782 63,50 2.500 7.25 0.586 1,04 0.084 H3 96,06 3,782 61,11 2.406 7.25 0.586 1,04 0.084 P 122,61 4.827 84,96 3,345 11.81 0.955 1,55 0.125 P3 122,61 4.827 83,06 3,270 11.81 0.955 1,55 0.125
5. OUTILS SERTIS DIAMANTES Les couronnes à pierres serties sont traditionnellement utilisées pour les roches tendres moyennement dures. Elles sont faites d une couche de diamants naturels incrustées dans une matrice dure. De nombreux profils existent ; parmi les plus courants, on retrouve : Profil semi-rond : Le plus couramment utilisé. Il est adapté aux sols fracturés, de moyennement durs à durs (voir très dur dans certaines applications). Profil gradins (étagés) : Généralement plus rapide mais moins résistant, notamment dans les terrains durs et fragmentés. Il est plutôt adapté aux sols compacts, de tendres à durs. Profil arrondi : Principal alternative entre le profil semi-plat et gradins. Il est adapté notamment en cas d alternance entre sols compacts et facturés, de tendre à durs. APAGEO propose en standard trois nuances de couronnes serties, reportez-vous à la charte de sélection des couronnes page 17. D autres nuances peuvent être proposées sur demande.
6. COURONNES PCD (POLY-CRYSTALLINE DIAMOND) / TSD (THERMO-STABLE DIAMOND) Ces couronnes représentent une bonne alternative entre les couronnes serties et les couronnes carbures, dans les sols durs et les roches tendres à moyennes. Elles donnent notamment de très bonnes performances en sol d alternance moyen à dur. Elles sont serties de plaquettes diamants thermo-stables pour les couronnes TSD et de plaquettes diamants poly-cristallins pour les couronnes PCD. APAGEO fournit en standard : Couronne PCD rond : utilisé notamment dans les roches tendres et moyennes ainsi que les terrains argileux. Couronne PCD Carré : Adapté aux roches moyennes à moyennement durs et abrasives. Elle est notamment utilisée pour les forages à l air. Couronne PCD triangle : Semblable à la couronne PCD Carré, elle donne encore de meilleure performance en forage à l air de par sa capacité à supporter des températures de travail plus élevées. APAGEO fournit également d autres types de couronnes PCD spécifiques, notamment PCD rond doublé, PCD rond surdimensionné, profils spéciaux, etc
7. COURONNES CARBURE DE TUNGSTENE Ces outils sont généralement utilisés dans l industrie géotechnique avec les carottiers traditionnels (carottier simple B et T ; carottier double T2 et T6 : voir notre catalogue Géotechnique) car adaptés aux sols meubles. Cependant, ils peuvent être adaptés aux applications d exploration minière, notamment pour débuter le forage dans les terrains de surface jusqu à atteindre la roche. APAGEO fabrique en standard deux types de couronne carbure : Couronne à prismes (carbure) Couronne carbure broyé Pour chaque type, APAGEO peut proposer des couronnes avec passages d eau spécifiques.
8. MANCHONS ALESEURS Il permet de stabiliser la couronne et le carottier et réduit les vibrations. De plus, il alèse le forage (notamment lorsque la couronne s est usée prématurément sur son diamètre extérieur). La durée de vie du matériel, notamment la couronne et le tube extérieur du carottier, est ainsi favorisé et son utilisation réduit les risques de destructions de carottes. Il existe deux types de manchons aléseurs : Carbures de Tungstène : Utilisé dans les terrains meubles et donc majoritairement utilisés dans l industrie géotechnique (voir notre catalogue Géotechnique). Diamantés En cannelures droites ou spiralées, utilisés dans les roches 9. SABOTS DE TUBAGE APAGEO propose des sabots pour tous les types de tubage (voir page 55) : série W/L, série W (DCDMA), série métrique, série LS. Ces sabots sont en standard fourni en : A prismes (Carbure): Carbure broyé : Imprégnés diamanté (profil plat ou VV) :