L’opération de décolmatage réalisée lors de ce chantier concernait un puits de réfrigération aval situé dans une centrale hydraulique. En effet, ce forage industriel présentait une baisse de performance critique due à un colmatage des crépines. Pour pallier ce problème, l’exploitant nous a donc mandaté pour une opération de régénération à azote pulsé Hydropuls®. Au final, cette intervention a permis une restauration spectaculaire des capacités hydrauliques de l’ouvrage.
Qu'est-ce qu'un puits de réfrigération aval ?
Un puits de réfrigération aval est un ouvrage de captage d’eau souterraine conçu pour alimenter les systèmes de refroidissement d’installations industrielles tels qu’une centrale électrique ou un site de production.
Le terme « aval » (par opposition à « amont ») définit sa position géographique et hydraulique par rapport au sens d’écoulement naturel de la nappe phréatique ou par rapport à un autre forage du site.
Anatomie technique d'un puits de réfrigération
Pour fonctionner efficacement, un puits de réfrigération est composé de plusieurs éléments critiques :
- Le tubage plein : partie supérieure étanche qui empêche les eaux de surface de polluer la nappe.
- La chambre de pompage : lieu où sont installées les pompes
- La partie crépinée (les crépines) : c’est un filtre adapté à la géologie environnante. Concrètement, ce sont des tubes perforés (ici en inox) situés entre 18,50 m et 29,50 m de profondeur. Ils permettent à l’eau d’entrer dans le puits tout en retenant les sédiments provenant du terrain.
- Le massif filtrant : couche de graviers calibrés placée entre le forage et la crépine pour filtrer naturellement le sable.
Quel est le rôle d'un puits de réfrigération dans une centrale hydraulique ?
Bien qu’un barrage utilise l’eau froide de la rivière, la production d’hydroélectricité génère tout de même une chaleur intense. Dans ce cas, pour palier ce problème, le puits de réfrigération remplit une double mission :
1. Refroidir l'alternateur
C’est sa fonction principale. Lorsque la turbine tourne, elle entraîne un alternateur pour créer de l’électricité.
Et, ce processus génère deux types de chaleur :
- Une produite par le passage du courant dans les bobinages en cuivre.
- L’autre provenant de la friction thermique créée par les pièces en rotation massive.
Face à cette situation, le rôle du puits de réfrigération consiste à faire circuler un fluide à travers les échangeurs thermiques. Pour cela, on utilise souvent de l’eau prélevée dans la retenue ou un circuit fermé air/eau. Ainsi, l’alternateur est maintenu à une température de fonctionnement sûre (généralement en dessous de 80-100°C).
2. Refroidir les paliers et les turbines
En général, les pièces mobiles du groupe turbo-alternateur reposent sur des paliers (sortes de gros roulements) baignant dans une huile de lubrification. Cette dernière chauffe alors énormément à cause de la pression et de la vitesse de rotation.
Pour y remédier, le système de réfrigération va refroidir cette huile via des serpentins afin qu’elle garde ses propriétés lubrifiantes et évite la fonte des métaux.
Contexte de décolmatage
En ce qui concerne ce chantier, le puits de réfrigération aval présentait des signes critiques de colmatage. Cet état se manifestait par une perte significative de productivité et une extraction importante de particules indésirables :
- Sables fins en quantité anormale.
- Dépôts de manganèse obstruant les ouvrages.
Déploiement du chantier et des équipements
Tout d’abord, l’installation a mobilisé des équipements spécifiques pour garantir une intervention sécurisée :
- Tête de puits sécurisée.
- Débitmètre de précision pour le suivi des performances.
- Système de filtration par Big-bag pour la rétention des sédiments.
- Cadre de bouteilles d’azote pour l’alimentation du générateur d’ondes de choc.
Méthodologie pour réaliser le décolmatage : nettoyage et régénération à l'azote
Ensuite, dans le but de garantir un décolmatage en profondeur, nous avons privilégié une approche en deux étapes :
Phase 1 : Curage par air-lift
Nous avons effectué un nettoyage préliminaire par air-lift pour évacuer les dépôts sédimentaires accumulés au fond du forage.
Cette étape est essentielle pour retirer les débris solides avant le traitement des crépines.
- Profondeur avant intervention : 31,30 m
- Profondeur après nettoyage : 31,55 m
- Nature des matériaux extraits : sables très fins et dépôts noirs de manganèse
Phase 2 : Traitement Hydropuls® (Azote pulsé)
En bref, le cœur du processus de décolmatage repose sur l’émission d’ondes de choc à l’azote via le générateur Hydropuls® GII :
- Zone ciblée : crépines inox (18,50 m à 29,50 m).
- Gaz utilisé : azote (9 bouteilles consommées).
- Puissance : tirs à 100 bars (pression interne 50 bars).
Déroulement de la régénération par Hydropuls®
A ce stade, le traitement se décompose en 4 phases de tirs (ondes de choc) suivies de phases d’éclaircissement :
- Phases 1 et 2 : 4 allers-retours (AR) sur la zone crépinée. Forte extraction de sables fins et de manganèse.
- Phases 3 et 4 : 4 puis 11 AR. On note une diminution progressive des matériaux remontés, signe de la désobstruction du massif filtrant.
Résultat matériel : ce sont environ 400 litres de sable et résidus de manganèse qui sont extraits, libérant totalement le massif filtrant. Ils sont ensuite stockés en Big-bag pour évacuation.
Pourquoi la régénération Hydropuls® est efficace ?
En général, un puits de réfrigération « aval » est particulièrement sensible à deux phénomènes :
- Le colmatage au manganèse : Le manganèse est naturellement présent dans certaines eaux souterraines. Au contact de l’oxygène ou de certaines bactéries lors du pompage, il s’oxyde et forme des dépôts noirs solides et gluants. Ces dépôts bouchent les fentes des crépines et réduisent le débit d’eau disponible.
- La production de sables fins : le sable est abrasif. Il peut détruire les pompes de réfrigération, boucher les échangeurs thermiques en aval et provoquer une surchauffe de l’installation industrielle.
Avec le temps, le manganèse et le sable créent une « croûte » (le colmatage) autour des crépines. La méthode Hydropuls® consiste alors à envoyer des ondes de choc (azote pulsé) pour briser cette croûte et expulser les particules fines. Cela a pour effet de redonner de la « respiration » au forage et d’augmenter ainsi son débit spécifique (le volume d’eau produit pour chaque mètre de baisse du niveau).
Résultats du décolmatage : un gain de performance de 93%
Pour finir, l’efficacité de l’opération de décolmatage est validée par les essais de pompage finalisés malgré les interactions hydrauliques constatées avec le forage amont.
- Indicateur clé : l’analyse des courbes montre un gain de débit spécifique de 93% suite à la régénération par Hydropuls®.
- État de l’ouvrage : aucune perforation détectée (pas de remontée de massif filtrant), confirmant l’intégrité structurelle des crépines après traitement.
Note : utiliser un puits aval comme puits de production permet de profiter du travail de nettoyage effectué par la géologie locale. L’aquifère sert de pré-filtre naturel, garantissant une eau moins turbide et thermiquement plus stable pour les échangeurs de chaleur.
Recommandations de maintenance
Afin de pérenniser la productivité du puits, nous préconisons :
1. Un suivi digitalisé : utiliser la plateforme SmartWaterWell® pour documenter l’historique de l’ouvrage (niveaux statiques/dynamiques, interventions, remplacements de pompes).
2. La surveillance des sédiments : si la production de sables fins persiste malgré la régénération, un rechemisage devra être envisagé (les ouvertures des crépines actuelles étant potentiellement trop larges pour la formation géologique).
FAQ : Tout savoir sur le décolmatage de forage industriel
Qu’est-ce que le décolmatage d’un puits de forage ?
Le décolmatage est une opération de nettoyage technique visant à retirer les particules (sable, argile) ou les dépôts chimiques (manganèse, fer, calcaire) qui obstruent les fentes des crépines et les pores du massif filtrant. Cette opération permet de restaurer le débit initial du puits.
Pourquoi utiliser la technologie Hydropuls® pour le décolmatage ?
Contrairement aux méthodes chimiques parfois agressives, le système Hydropuls® utilise des ondes de choc à l’azote pulsé. C’est une méthode mécanique douce pour l’ouvrage mais extrêmement efficace pour briser les croûtes de colmatage et réorganiser le massif filtrant sans endommager les crépines en inox.
Quels sont les signes d’un forage colmaté ?
Les principaux indicateurs sont une diminution du débit de pompage, une augmentation du rabattement (le niveau d’eau baisse plus qu’habituellement lors du pompage) ou la présence de dépôts noirs (manganèse) et de sables dans l’eau extraite.
À quelle fréquence doit-on effectuer un décolmatage ?
Cela dépend de la qualité de l’eau et de la géologie. Un suivi régulier des niveaux statiques et dynamiques (via des outils comme SmartWaterWell®) permet de détecter une perte de rendement dès 10% ou 15% et d’intervenir de manière préventive avant le blocage total de la pompe.
Le décolmatage peut-il endommager mon forage ?
S’il est réalisé par des professionnels avec des technologies adaptées comme l’azote pulsé, le risque est minime. Au contraire, un forage non entretenu risque un colmatage irréversible ou une rupture de pompe par abrasion sableuse.