Outil de carottage

OUTILS DE CAROTTAGE
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
OUTILS DE CAROTTAGE
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
Terrains
Imprégnés
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.
OUTILS DE CAROTTAGE
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
Ø extérieur de l’outil
Appui sur 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).
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
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.
OUTILS DE CAROTTAGE
3.
ANALYSE DE L’USURE DES COURONNES
OUTILS DE CAROTTAGE
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.
Corps
Configuration
standard
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.
OUTILS DE CAROTTAGE
Charte de sélection des outils de carottage – choix des matrices
TENDRE
MOYEN
MOYEN DUR
DUR
TRES DUR
EXTREMEMENT DUR
Calcite
Calcaire, Gres
Serpentine
Schiste
Pelite, Talc
Andesite
Dolomie
Diorite
Serpentine
Schiste
Gres
Grauwacke
Arkose, Calcaire
Schiste Dur
Dolomite
Gabbro
Diorit, Gneiss
Granite
Hematite
Basalte
Gneiss
Pegmatite
Quartz
Porphyre
Silicifié
Silex
Minerai de fer
Jaspe, Vireux
Quartsite, Rhyolite
Taconite
OUTILS DE CAROTTAGE
Outils imprégnés diamantés - Choix des profils
Type de profil des couronnes GeoDIAM : standard, turbo et décharge faciale
Type de profil des couronnes DrillDIAM :
Décharge
faciale
Standard
Conique
Turbo
Interne
(Passage d’eau
parallèle 4mm)
(Passage d’eau
conique 4 à 8mm)
(hauteur
d’imprégnation
16mm uniquement)
(sans décharge
faciale)
Large
(passage d’eau
parallèle 8mm)
DrillDIAM
02
03
04
06/07
08/09
09/11
12
12/14
13
14
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
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
A
mm
48,01
Pouce
1.890
mm
26,97
in
1.062
L/m
1.81
USgal/ft
0.146
L/m
0,26
Usgal/ft
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
OUTILS DE CAROTTAGE
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.
OUTILS DE CAROTTAGE
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…
OUTILS DE CAROTTAGE
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.
OUTILS DE CAROTTAGE
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) :