Forage au diamant d’exploration
Le forage d'exploration au diamant est utilisé dans l'industrie minière pour sonder le contenu des gisements de minerai connus et des sites potentiels. En retirant une carotte de roche de petit diamètre du gisement, les géologues peuvent analyser la carotte par analyse chimique et mener des études pétrologiques, structurales et minéralogiques de la roche.
Rodolphe Leschot est souvent cité comme l'inventeur de la première couronne de forage en 1863. Les premiers forages au diamant ont ouvert de nombreuses nouvelles zones d'exploitation minière et ont été liés à un boom de l'exploration minérale dans des régions éloignées. Avant l’invention de la foreuse diamantée portative, la plupart des prospections minérales se limitaient à trouver des affleurements à la surface et à creuser à la main. À la fin des années 1970, General Electric a été le pionnier de la technologie des compacts de diamant polycristallin (PDC) pour remplacer les diamants naturels dans les trépans.
Comment fonctionne une perceuse au diamant ?
Le forage d'exploration au diamant diffère des autres forages géologiques (tels que le forage à circulation inverse (RC)) en ce sens qu'une carotte solide est extraite de la profondeur, pour être examinée en surface. La technologie clé de la foreuse diamantée est le trépan diamanté lui-même. Il est composé de diamants industriels sertis dans une matrice métallique douce. Comme le montre la figure, les diamants sont dispersés dans toute la matrice et l'action repose sur l'usure lente de la matrice pendant le processus de forage, afin d'exposer davantage de diamants. Le trépan est monté sur un carottier qui est fixé au train de tiges, qui est relié à un appareil de forage rotatif. La boue de forage est injectée dans la tige de forage, de manière à éliminer les déblais de roche produits par le trépan et également à réduire la chaleur produite en raison du frottement, ce qui entraîne moins d'usure des trépans. Un véritable trépan diamanté est une affaire complexe, généralement conçu pour un type de roche spécifique, avec de nombreux canaux de lavage.
La perceuse utilise un foret incrusté de diamant pour percer la roche. Le foret produit une « carotte » qui est photographiée et fendue longitudinalement. La moitié de la carotte divisée est analysée tandis que l'autre moitié est stockée en permanence pour une utilisation future et un nouvel essai si nécessaire.
Applications de forage au diamant
Le forage au diamant convient à tout forage où une carotte est requise. L'exploration minérale utilise des carottes pour déterminer les formations géologiques et les propriétés sous la surface.
Extraction de carottes
Le simple fait d'avancer la foreuse par action rotative (et lavage) provoque l'extraction d'une carotte à l'intérieur du canon. Cependant, à une profondeur d'environ 300 m, il doit y avoir un moyen de récupérer la carotte et de la remonter à la surface. Il n'est pas pratique de retirer constamment la totalité de la lourde tige de forage, c'est pourquoi des méthodes de forage au fil de fer ont été développées pour extraire la carotte à l'intérieur du baril. Si la roche était toujours du granit solide et que la carotte se cassait toujours au niveau du trépan, alors il serait simple d'arrêter le forage, d'abaisser un simple dispositif de saisie par un fil et de tirer la carotte vers le haut. Malheureusement, de nombreuses applications nécessitent un noyau non perturbé dans une roche fracturée, ce qui nécessite des dispositifs filaires élaborés.