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Puits filtrant horizontal dirigé - une option intéressante

En Suisse, les forages – utilisés à diverses fins – sont généralement verticaux. Ils servent, par exemple, à l’étude du sous-sol ou au captage des eaux souterraines. Dans ce dernier cas, un changement de paradigme, de la verticalité à l’horizontalité mérite d’être exploré.

Puits filtrant horizontal dirigé (horizontal directional drilling en anglais)
Le forage horizontal dirigé est utilisé en Suisse pour la pose de conduites sans ouverture de tranchées. Cette technique est également appliquée pour les puits filtrants à drains horizontaux : depuis une chambre de contrôle de gros calibre, on accède à la couche aquifère au moyen de plusieurs crépines. Contrairement au forage horizontal dirigé conventionnel, un puits filtrant horizontal dirigé – une technique dans le cadre de laquelle le cheminement du forage jusqu’à l’aquifère est piloté depuis la surface – se caractérise par une section filtrante et l’absence de chambre de contrôle.

Le forage dirigé est une technique communément utilisée outre-Atlantique. C’est dans les années 90 qu’elle commence à être populaire en Europe pour la pose de conduites sans réalisation de tranchées notamment, mais aussi pour la construction de puits filtrants horizontaux pour assécher les mines à ciel ouvert, la décontamination de sites ou le captage des eaux souterraines. Si elle s’est depuis développée, cette technique ne s’est pas imposée en Suisse, sauf pour la pose de conduites.


Pourquoi ?
GEOTEST SA s’est attelée à percer ce mystère dans le cadre d’un programme d’innovation interne. Nous avons pris contact et discuté avec des spécialistes, qui se sont montrés très réceptifs à nos demandes d’entretien. La souplesse offerte par la vidéoconférence a assurément joué en notre faveur – la pandémie de coronavirus aura eu au moins un effet positif!
Au cours de ces échanges, nous avons appris que la technique est aujourd’hui suffisamment mûre pour être utilisée à la fois dans des sédiments meubles (gravier, éboulis ou blocs de roche) et les roches consolidées (dures ou friables) en utilisant des outils et des méthodes spécifiques, qui ont fait leurs preuves. Dans le cas des puits filtrants horizontaux dirigés, l’utilisation du fluide de forage approprié constitue cependant une difficulté majeure. En effet, il ne doit pas uniquement assurer l’avancement et la stabilité du forage, mais aussi éviter de porter atteinte à la roche environnante (formation de dépôts de filtration). C’est pourquoi on n’utilise plus, aujourd’hui, de fluides de forage à base de bentonite lors de la construction de puits filtrants horizontaux dirigés, mais des fluides polymères, qui sont compatibles avec la protection des eaux. À la composition du fluide de forage s’ajoute le choix des crépines adéquates. Les tubes doivent se prêter à une insertion dans un trou de forage plus ou moins horizontal, présentant des rayons de courbure prédéterminés. Des crépines appropriées, testées avec succès dans de nombreux projets à l’étranger, sont disponibles sur le marché.

Compte tenu de nos découvertes, la question que nous nous posons maintenant est la suivante : « Mais pourquoi pas davantage » ? Ou plutôt : « Où, en Suisse, la technique du puits filtrant horizontal dirigé serait-elle justifiée, et quels avantages procurerait-elle par rapport à la construction d’un puits filtrant vertical ? »


Puits filtrants horizontaux dirigés : applications possibles
Approvisionnement en eau potable :
Lors de la construction de puits de captage d’eaux souterraines – nouveaux ou de remplacement – présentant un débit d’exploitation supérieur à 1000 l/min, les puits filtrants horizontaux dirigés constituent une option intéressante. Le recours à cette technique permettrait d’une part d’obtenir le débit d’exploitation requis en forant un seul puits filtrant horizontal dirigé – contre plusieurs puits verticaux de gros calibre avec la méthode classique –, et d’autre part, grâce à un tracé intelligent, d’éviter les conflits liés aux zones de protection. Soulignons également que, du fait qu’ils remplacent plusieurs puits verticaux, les puits filtrants horizontaux dirigés peuvent être avantageux d’un point de vue économique (voir illustration ci-dessous).

GĂ©othermie :
En Suisse, l’exploitation hydrothermale à partir d’aquifères peu épais (situés en zones meubles) est une technologie bien établie. Son succès est aujourd’hui tel qu’un grand nombre d’installations de ce type a vu le jour, et que la chaleur des aquifères est fortement exploitée, voire surexploitée. Dans ce cas aussi, les installations de puits filtrants horizontaux dirigés pourraient être une meilleure option :

  1. elles présentent de meilleures performances thermiques et peuvent alimenter davantage d’utilisateurs
  2. elles permettent, par un agencement intelligent des puits, de minimiser les conflits d’usage avec les installations existantes
  3. les performances thermiques des puits filtrants horizontaux dirigés sont considérables, même dans des aquifères de faible épaisseur, ce qui ouvre la voie à une exploitation des «zones de bordure» des nappes d’eaux souterraines.

Environnement :
Les mesures d’assainissement de décharges ou de sites contaminés de grande taille impliquent souvent la construction de parois drainantes composées d’un grand nombre de puits de drainage verticaux. Lorsque l’on dispose de la place nécessaire, cette technique peut aisément être mise en œuvre. Mais ne pourrait-on pas recourir plutôt à un puits filtrant horizontal dirigé ? Et qu’en est-il des assainissements in situ (pompage et traitement), pour lesquels les puits horizontaux seraient plus efficaces que les puits verticaux ? Dans les deux cas, il vaut la peine de se pencher sur les puits filtrants horizontaux dirigés.

Mouvements de masse :
L’effet conjugué de la conductivité hydraulique et d’une forte pression interstitielle joue un rôle déterminant dans les glissements de terrain se produisant lors d’assainissements. On a alors recours à des forages drainants, voire la construction de galeries de drainage souterraines afin d’influencer le régime des eaux (versant ou roche) afin d’atténuer l’effet lubrifiant de la surface de glissement. Si les puits filtrants horizontaux dirigés se révélaient plus rentables ou plus efficaces que les méthodes classiques, ce qu’il convient de vérifier, il s’agirait ici d’un autre domaine d’application possible de cette technique.

Bilan
Nous sommes d’avis que les puits filtrants horizontaux dirigés sont sans aucun doute une alternative intéressante, et qu’il est grand temps que cette technique s’impose en Suisse. Si vous partagez cette opinion, n’hésitez pas à faire appel à nous pour planifier votre projet !

Tobias Brehm
Chef de projet Géologie des matières premières, Géothermie et Eaux souterraines
Tobias Brehm est géologue. Il est au service de la filiale de Münchenstein de GEOTEST SA depuis 2020.
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