liste des photos et graphiques

Mobilisation des eaux souterraines en zone de socle (cristalline) par les forages : analyse pratique des travaux des chantiers de forage pour un rendement efficient en hydraulique villageoise

i Mémoire de fin d’étude présenté par BERE Armel pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur

SIGLES ET ABREVIATIONS

OMD : Objectifs du Millénaires pour le Développement.

PNUD : Programme des Nations Unies pour le Développement

MFT : Marteau Fond de Trou

CIEH : Comité Interafricain d’Etudes Hydrauliques

PDRD : Projet de Développement Rural de Yako TN : Terrain Naturel

LISTE DES PHOTOS ET GRAPHIQUES

Photo 1 : Présentation d’une nappe libre et d’une nappe captive. ----------------------------------------------------8

Photo 2 : Présentation d’un système aquifère en zone de socle--------------------------------------------------------11

Photo 3 : Début de foration au trillame ---------------------------------------------------------------------------------29

Photo 4 : Foration au rotary (altération) -------------------------------------------------------------------------------29

Photo 5 : Mise en place du tubage soutènement-------------------------------------------------------------------------30

Photo 6 : Manœuvre de visage de tige-------------------------------------------------------------------------------------30

Photo 7 : Marteau portant un taillant-------------------------------------------------------------------------------------30

Photo 8 : Un taillant----------------------------------------------------------------------------------------------------------30

Photo 9 : Descente des crépines--------------------------------------------------------------------------------------------33

Photo 10 : Descente des tubages pvc---------------------------------------------------------------------------------------33

Photo 11 : Mise en place du massif filtrant-----------------------------------------------------------------------------34

Graphique 1 : Coup technique du forage réalisé dans la province du Yatenga, -----------------------------------35

département de Oula, village de Reko, quartier Ecole

Graphique 2 : Principe de fonctionnement du soufflage à l’air lift dans un forage------------------------------37

LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Recommandations des poussées de la gamme marteau fond de trou

HALCO. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------20

Tableau 2 : La vitesse en fonction des diamètres des cuttings--------------------------------------------------------21

Tableau 3 : Liste du personnel----------------------------------------------------------------------------------------------28

Tableau 4 : Essai de débit du forage de Reko Ecole-------------------------------------------------------------------39

Tableau 5 : Remontées du niveau d’eau du forage de Reko Ecole----------------------------------------------------39 Tableau 6 : Les différentes profondeurs et leur temps dans la réalisation des forages. -----------------------43 Tableau 7 : Ratio en pourcentage des différents temps par rapport au temps total pour chaque forage. ----45

Tableau 8 : Suivi hebdomadaire des chantiers---------------------------------------------------------------------------49


ii Mémoire de fin d’étude présenté par BERE Armel pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur

Au Dieu, le Clément le Miséricordieux qui ma donné la force de croire à tous ce que j’entreprends dans ce monde ici-bas. A mon père, précurseur de ma réussite. A ma mère qui ma donné la vie et a toujours été à mes côtés. A mes frères et sœurs pour leur soutien. A mes amis.


iii Mémoire de fin d’étude présenté par BERE Armel pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur

REMERCIEMENTS

Je voudrais très chaleureusement remercier tous ceux qui ,d’une manière ou d’une

autre, ont contribué à la réussite de ce travail.

Je remercie particulièrement, mes encadreurs M. Angelbert Chabi BIAOU et M.

Abdoulkarim ASSAO (Forafrique International) pour leur disponibilité et leurs conseils tout

au long de ce travail.

Mes remerciements vont également à :

- tout le corps enseignant du 2iE pour la qualité de la formation reçue,

- toute la 37ème promotion du 2iE pour l’atmosphère de famille dans laquelle nous avons

vécu ensemble, trois années durant.

Je ne saurais oublier M. NARE Macaire, directeur de Forafrique International-

Burkina, qui a bien voulu m’accepter au sein de leur structure.

Je m’en voudrais d’oublier l’équipe de foration de Forafrique de Oauhigouya pour leur

accueil et leur disponibilité qui m’ont permis sur le terrain, de recueillir sans réserve, les

informations.

Je tiens, enfin, à marquer ma profonde reconnaissance, à tous ceux qui, de l’extérieur,

m’ont encouragés et soutenus, ces trois années de formation.


iv Mémoire de fin d’étude présenté par BERE Armel pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur

AUTEUR : BERE KISWENSIDA ARMEL ULRICH

Encadreurs : BIAOU Angelbert Chabi Structure d’accueil : Abdoulkarim ASSAO Forafrique international

GROUPE FORACO

THEME Mobilisation des eaux souterraines en zone de socle (cristalline) par les forages : analyse

pratique des travaux pour un rendement efficient des chantiers de forages en

hydraulique villageoise.

RESUME

L’eau est au cœur de la vie et des activités humaines. Elle constitue un facteur limitant

majeur pour le développement au Burkina, pays sahélien. Les efforts conjugués des

populations, des pouvoirs publics et des partenaires au développement ont permis des progrès

significatifs dans le domaine de l’approvisionnement en eau potable des populations. Divers

types d’ouvrage ont été réalisés, des puits à grand diamètre, des forages.

Dans le souci de mettre en place des ouvrages plus efficaces, une ouverture est faite sur la

diversité des techniques. L’utilisation d’une bonne technique, l’organisation dans l’exécution

des travaux peuvent amener le maître d’œuvre à améliorer son rendement.

La présente étude se propose de faire ressortir les techniques de forage utilisées en zone de

socle cristalline, procède à une analyse des travaux et propose des solutions.

- la composition des zones de socle nous a obligé à utiliser deux techniques pour la

réalisation des forages dans ces zones.

- Dans les zones d’altération qui recouvrent la roche saine, nous faisons recours à la

technique de la foration au rotary, l’outil d’attaque est le trillâme et le fluide de

circulation recommandé est la boue.


v Mémoire de fin d’étude présenté par BERE Armel pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur

- Dans la roche mère par contre, nous faisons recours à la technique du (MFT) dont

l’outil d’attaque est le marteau portant à sa tête, un taillant, le fluide de circulation étant

l’air.

- L’analyse des chantiers en opération fait ressortir des problèmes majeurs sur le temps

de réalisation d’un forage par apport au temps de foration à proprement dit (descente),

la conséquence de la non utilisation des techniques adéquates pour la réalisation des

forages. On note aussi un manque d’organisation dans la reconnaissance des prochains

sites. Nos recommandations vont dans le sens de l’amélioration de ces imperfections

relevées.

ABSTRACT

The water is in the heart of the life and the human activities. She (it) establishes (constitutes) a

major limiting factor (mailman) for the development in the Burkina, the Sahelian country.

The combined efforts of the populations, the authorities and the partners in the development

allowed significant progress in the field of the supply in drinking water of the populations.

Diverse types of work were realized, wells in big diameter, drillings

In the concern (marigold) to set up more effective works, an opening is made on the variety of

techniques. The use of a good technique, the organization in the execution of the works can

bring the boss of work to improve its return.

The present study suggests highlighting the techniques of drilling used in crystalline zone of

base, proceeds to an analysis of the works and proposes solutions.

- The composition of the zones of base obliged to us to use two techniques for the

realization of the drillings in these zones.

- In the zones of change which recover the healthy rock, we make appeal to the

technique of the foration in the rotary, the tool of attack is the trillâme and the recommended

fluid of traffic (circulation) is the mud.


vi Mémoire de fin d’étude présenté par BERE Armel pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur

- In the source rock on the other hand, we make appeal to the technique of the ( MFT)

the tool of attack of which is the hammer carrying(wearing) in the head, a cutting, the fluid of

traffic(circulation) being the air(sight).

- The analysis of construction sites in operation highlights major problems at the

time(weather) of realization of a drilling by contribution in the time of foration in strictly

speaking (descent), the consequence of the not use of the adequate techniques for the

realization of the drillings. We also note a lack of organization in the gratitude (recognition)

of the next sites. Our recommendations go to the sense (direction) of the improvement of

these raised (found) imperfections.


1 Mémoire de fin d’étude présenté par BERE Armel pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur

Sommaire

Remerciements

Résumé

Introduction générale -----------------------------------------------------------------------------------3

Problématique et objectifs------------------------------------------------------------------------------4

-Problème de la question de l’eau---------------------------------------------------------------------4

-Objectifs de l’étude------------------------------------------------------------------------------------- 5

Méthodologie----------------------------------------------------------------------------------------------5

-La recherche documentaire------------------------------------------------------------------------------6

-Les travaux de terrain------------------------------------------------------------------------------------6

-L’analyse et le traitement des données----------------------------------------------------------------6

CHAPITRE I : Généralités sur les nappes d’eau souterraines et les différentes zones de

socle. --------------------------------------------------------------------------------------------------------7

Définitions : -----------------------------------------------------------------------------------------------7

I. Les types de nappes et leurs limites physiques------------------------------------------------------7

II. Les réserves et les ressources en eau d’une nappe-------------------------------------------------8

III. Les différentes zones de socle-----------------------------------------------------------------------9

IV. Etude de la fracture et de l’altération d’une roche----------------------------------------------10

V. Le système aquifère en zone de socle--------------------------------------------------------------10

CHAPITRE II : Le forage d’eau. ----------------------------------------------------------------- -12

I. Définition ----------------------------------------------------------------------------------------------12

I.a Le forage----------------------------------------------------------------------------------------------12

I.b L’atelier de forage -----------------------------------------------------------------------------------12

II. Le processus de forage en hydraulique villageoise. ---------------------------------------------15

II.a Le forage au rotary----------------------------------------------------------------------------------17

a.1 Les outils----------------------------------------------------------------------------------------------17

a.2 Les paramètres du forage rotary-------------------------------------------------------------------17

II.b Le forage au marteau fond de trou----------------------------------------------------------------18

b.1 Les outils----------------------------------------------------------------------------------------------18

b.2 Les paramètres du forage MFT--------------------------------------------------------------------19

II.c Le forages mixtes rotary / marteau fond de trou----------------------------------------- --- 22



III Les fluides de circulation--------------------------------------------------------------------------23

IV. Le choix des équipements------------------------------------------------------------------------24

IV.a La profondeur du forage et le diamètre des différentes parties----------------------------24

IV.b Les tubages----------------------------------------------------------------------------------------25

IV.c Les crépines---------------------------------------------------------------------------------------25.

IV.d Le massif filtrant. --------------------------------------------------------------------------------26

CHAPITRE III : Le chantier de forage d’eau en hydraulique villageoise et l’analyse des

travaux --------------------------------------------------------------------------------------------------27

I. La préparation, la mobilisation, l’installation. ----------------------------------------------------27

II. Chantier de forage en hydraulique villageoise--------------------------------------------------- 28

II.1 Installation-------------------------------------------------------------------------------------------29

II.2 Foration-----------------------------------------------------------------------------------------------29

II.2.a Foration dans les altérations – (altérités) ---------------------------------------------------- 29

II.2.b Foration dans le socle----------------------------------------------------------------------------30

II.3 Equipement du forage------------------------------------------------------------------------------32

II.4 Nettoyage , soufflage et développement (air lift ) du forage-------------------------------- 36

II.5 Les essais de pompage----------------------------------------------------------------------------37

II.6 Analyse de l’eau------------------------------------------------------------------------------------40

II.7 Nettoyage du chantier et repli---------------------------------------------------------------------40

III. L’analyse des chantiers en opération--------------------------------------------------------------40

IV. Les recommandations pour un rendement efficient---------------------------------------------48

Conclusion------------------------------------------------------------------------------------------------51

Références bibliographiques--------------------------------------------------------------------------52

Annexes Annexe 1 Les outils de forage : forage au rotary -------------------------------------------------54

Annexe 2 Exemple de fiche de forage utilisé pour concevoir le tableau d’analyse des temps

des forages réalise au mois avril ----------------------------------------------------------------------56

Annexe 3 Tableau de un suivi technique, financier, journalier des chantiers--------------------57



INTRODUCTION GENERALE

L’eau est, sans conteste, indispensable à la vie. Sans eau, point de vie. Cependant, il s’avère

que cette ressource indispensable à la vie est limitée et inégalement répartie.

Son manque et /ou sa mauvaise qualité entraînent beaucoup de nuisances. C’est pour pallier

cela que le Burkina Faso considère la question de l’eau comme un défi majeur à relever. Dans

cette lancée, la politique du gouvernement est de mettre en place un système

d’approvisionnement en eau des zones rurales à travers les programmes d’hydraulique

villageoise.

On assiste donc à l’installation des systèmes mitigés allant des puits à grand diamètre aux

forages à pompe manuelle.

Le territoire de Burkina Faso reposant à 80% sur une zone de socle, l’exécution de ces forages

est une question stratégique puisqu’elle nécessite la mise en œuvre d’une technique adaptée ;

c'est dire que la technologie de forage doit être appliquée de façon rationnelle et optimale de

manière à aboutir à des résultats techniques et économiques pertinents.

C’est ainsi que, dans le présent mémoire, après avoir exposé la technologie et la mise en

production des forages d’hydraulique villageoise en zone de socle, nous nous pencherons sur

l’analyse des chantiers en opération afin de proposer des recommandations pour un rendement

efficient des travaux de forage pour Forafrique International – Groupe FORACO au Burkina

Faso.



PROBLEMATIQUE ET OBJECTIFS

Problématique de l’eau

D’une manière générale et partout ailleurs, trouver une eau potable est, de tout temps, une

préoccupation majeure. Dans cette vue d’ensemble, la problématique de l’approvisionnement

en eau potable ne cesse de mobiliser les Etats (les politiques), les organisations nationales et

internationales, les services publics et privés nationaux et internationaux, les experts des

domaines de l’eau et de la santé. Ainsi donc, se sont succédé bon nombre de rencontres

internationales traitant de la question de l’eau et de l’hygiène et débouchant sur des

déclarations et des décisions importantes :

- la décennie internationale de l’approvisionnement en eau potable et de

l’assainissement proclamée par les Nations Unies (1981 – 1990)

- la déclaration de New Delhi « peu pour tous vaut mieux que beaucoup pour peu de

monde » suite à la consultation mondiale sur l’approvisionnement en eau et

l’assainissement pour les années 90 organisée par le PNUD ;

- A l’occasion du sommet du millénaire des Nations Unies en septembre 2000, 189

nations ont adopté la déclaration du millénaire d’où proviennent les Objectifs du

Millénaire pour le Développement ( OMD). Presque tous les OMD ont des liens

indirects avec le secteur de l’eau. Parmi les objectifs, l’un consiste à réduire de moitié,

d’ici à 2015 , la proportion de la population n’ayant pas accès de manière durable, à

un approvisionnement en eau potable.

- Le 4ème forum mondial de l’eau qui s’est tenu du 16 au 22 mars 2006 à Mexico City, à

été l’occasion de se rappeler de l’un des Objectifs du Millénaire pour le

Développement (OMD) « réduire de moitié, d’ici à 2015, la proportion des personnes

qui n’ont pas accès à l’eau potable ou qui non pas les moyens de s’en procurer»

Au Burkina Faso, à l’instar d’autres pays, l’objectif général est de contribuer au

développement durable en apportant des solutions appropriées au problème lié à l’eau afin

que celui-ci ne devienne pas un facteur limitant.

Si les questions au service en matière d’eau potable semblent trouver des réponses dans

les grandes villes et centres ruraux, elles demeurent encore presque entières dans les

villages.



Or, les enjeux politiques et économiques que présentent ces zones sont considérables :

lieux d’échange entre le monde traditionnel et le monde moderne, centres privilégiés dans

la diffusion du développement économique.

La politique du gouvernement Burkinabè est de doter ces zones rurales de forages. Pour

cela ,une concurrence rude est présente dans le secteur des entreprises qui œuvrent dans le

domaine de la réalisation des forages. Donc, il est nécessaire de connaître les techniques

appropriées à l’exécution des forages en zone de socle afin d’obtenir une bonne vitesse

d’avancement pendant la foration. En plus, avoir une bonne organisation des travaux pour

espérer faire des bénéfices étant donné que les prix par mètre foré tend à la baisse.

Objectif de l’étude

Au regard de la prolifération de petites entreprises de forage sur le marché local (concurrence

de plus en plus serrée) avec pour conséquence, la chute vertigineuse des prix des forages

limitant ainsi les marges et menaçant par là même la croissance des entreprises, mais aussi

avec les coûts de plus en plus importants de production (carburant, lubrifiant, PVC et autres

consommables etc.), les entreprises de forages de nos jours au Burkina Faso doivent d’une

part, optimiser leurs coûts de production pour assurer leur croissance et d’autre part, leur

survie. Cette optimisation passe par la maîtrise d’un certain nombre de paramètres sur toute

la chaîne de production sur les chantiers en opération.

C’est dans cette optique que nous avons entrepris à Forafrique International un état des lieux

pour faire ressortir les techniques utilisées pour la réalisation de forages d’eau en zone de

socle et procéder à une analyse des travaux sur le chantier à l’issue des quels nous dresserons

une proposition d’amélioration de l’organisation des chantiers dans le but d’optimiser la

production et d’améliorer la rentabilité.

METHODOLOGIE

Pour atteindre les objectifs de cette étude, nous avons adopté une approche méthodologique

basée sur trois axes, à savoir :

une recherche documentaire, des travaux de terrain et une analyse des données.



La recherche documentaire

Elle consiste la collecte des documents bibliographiques nécessaires pour l’étude. D’abord,

les données géologiques et hydrogéologiques, qui permettront de connaître la constitution des

zones de socle et les eaux souterraines. Ensuite, les données techniques sur le procédé

d’exécution des forages, ce qui nous permettra de mieux maîtriser les paramètres de foration.

Travaux de terrain Premièrement, il s’agit de participer à l’exécution des forages avec une équipe de forage dans

des zones de socle cristallin. Cela a permis de mieux cerner l’organisation, les techniques

utilisées par les ouvriers et leur habitude pendant la réalisation du forage. Ensuite, avec

l’équipe serving, nous avons pu étudier, de façon pratique, la technique utilisée pour le

développement et le pompage d’essai. Deuxièmement, l’entretien avec les écrivains de

chantiers nous a amène à connaître les difficultés que l’équipe de forage rencontre, pendant

l’installation, l’exécution et le repli de chantiers. Enfin, l’entretien avec la direction des

opérations nous éclairera sur les dispositions mises en place pour conduire à bien les travaux.

Analyse et traitement des données Dans cette dernière partie, nous procéderons à l’analyse des travaux de chantiers en

opération, dans laquelle nous allons faire ressortir les temps de foration réels et voir comment

on peut améliorer le rendement des ateliers de forage.



CHAPITRE I : La présentation des nappes d’eau souterraines et les différentes zones de

socle.

Définition

Une nappe souterraine est une masse d’eau de pluie infiltrée dans le sous-sol saturant le

milieu et dont les différentes parties sont en liaison hydraulique continue par des pores, des

fissures ou des chéneaux.

Les nappes phréatiques sont peu profondes, accessibles par des puits. Les nappes profondes

ne sont accessibles que par les forages.

I. Les types de nappes et leurs limites physique.

Les types de nappes

Le milieu poreux dans lequel se trouve la nappe est appelé aquifère.

Selon le type de porosité de l’aquifère, il y a trois types de nappes :

- dans les aquifères homogènes, à perméabilité d’interstices, constitués de sable, gravier, gré

… , nous sommes en présence de nappes d’interstice.

-Dans les aquifères hétérogènes, à perméabilité de fissures, constitués de roches granitiques,

volcaniques, gréseuses, calcaires ou de roches métamorphiques telles que les schistes, nous

sommes en présence de nappes de fissures.

-Dans certaines roches, les deux types de perméabilité peuvent coexister ; on parle d’aquifère

de type mixte, donc de nappe mixte.

Les limites physiques

-Limite inférieure ou mur de la nappe :

Il est constitué: soit par une couche imperméable sous –jacente à la couche aquifère

rencontrée dans les nappes d’interstice : cette limite est alors appelée le mur imperméable de

l’aquifère.

Soit dans le cas d’une nappe de fissures, par la limite inférieure des fissures, (limite de

décompression de la roche fissurée aquifère). Elle correspond aussi au mur de la nappe.

- Limite supérieure ou toit de la nappe :

Une nappe dont le niveau supérieur de l’eau est en relation avec l’atmosphère est appelée

nappe libre. Elle est alimentée directement par les eaux de pluies qui ruissellent et pénètrent

dans le sol, sa limite supérieure est une surface libre qui correspond à son toit. Le niveau



supérieur d’une nappe libre fluctue dans le temps du fait de la recharge de la nappe ou de son

écoulement.

Une nappe surmontée par une couche imperméable est appelée nappe captive. L’eau remplit

tous les vides du milieu poreux et est sous pression, le niveau imperméable supérieur

constitue son toit. Ce toit a une position fixe dans le temps tant que la nappe reste captive.

Quand la limite de son toit est moins perméable que la couche aquifère sous-jacente, on parle

alors d’aquifère semi-captif.

.

Photo : 1 Présentation d’une nappe libre et d’une nappe captive

-Limites latérales

Les limites d’extension horizontale des nappes sont des niveaux imperméables, soit des

limites physiques.

II. Réserves et ressources en eau d’une nappe

La réserve en eau est le volume d’eau qui est contenu dans la nappe tandis que la

ressource est la quantité d’eau qu’on peut extraire.

Il existe plusieurs types de réserve en eau pour une nappe :



Ressource exploitable

C’est le volume d’eau qu’on peut prélever dans une nappe sans rabattre son niveau de

façon dommageable. Ce volume d’eau sera calculé, en multipliant le volume de la nappe

compris entre les niveaux piézéométriques initiaux et finaux par le coefficient

d’emmagasinement de la nappe.

Réserve totale

Elle est l’intégralité du volume d’eau contenu dans le milieu aquifère.

On la calcule en multipliant le volume total du milieu poreux par son coefficient

d’emmagasinement.

Réserve renouvelable

C’est le volume d’eau gravitaire contenu dans la zone de fluctuation de la surface

piézéométrique de l’aquifère considéré (cas d’une nappe libre). Dans la pratique, la

ressource renouvelable est calculée en multipliant le volume de la zone de fluctuation de

la nappe par son coefficient d’emmagasinement.

Réserve permanente

C’est le complément de la ressource renouvelable par rapport à la réserve totale.

III. Les différentes zones de socle

Vu le contexte de l’étude qui est porté sur un pays africain, nous allons définir les zones de

socle par rapport au continent (Afrique).

En Afrique, les zones de socle peuvent être classées en trois catégories : le socle précambrien,

les roches éruptives, les formations infracambriennes et primaires

Le socle précambrien

Il contient les terrains les plus anciens ; il comprend :

les roches cristallines provenant de la solidification d’un magma en fusion et des roches

cristallophylliennes. ces roches sont des dépôts sédimentaires transformés sous l’influence de,

la condition de pression et de chaleur : schistes, micacées, gneiss et granite.

Les roches éruptives

Ce sont des roches basiques qui proviennent d’éruptions produites à des dates très diverses :

précambrienne, primaire, jusqu’au quaternaire.

Les formations infracambriennes

Elles sont relativement moins âgées et mieux connues en Afrique de l’Ouest.



Il s’agit de roches dures, parfois métamorphisées: grès, quartzites et schistes.

Les roches des zones de socle sont des roches massives et donc, imperméables lorsqu ‘elles

sont saines. Elles ne peuvent contenir et faire circuler de l’eau que lorsqu’elles sont affectées

par endroits, par des fractures.

IV. Etude de la fracture et de l’altération d’une roche

Les roches peuvent présenter différents types de fractures qui englobent les diaclases, les

joints, les failles et les fentes de différentes dimensions.

- Les failles

Une faille est une cassure de terrain avec déplacement relatif des parties séparées. La

longueur d’une faille va de quelques mètres à plusieurs centaines de kilomètres ; les failles

peuvent être obliques ou verticales.

- Les diaclases et les joints

Ce sont des discontinuités dont les lèvres sont jointives et qui ne présentent aucune trace

de mouvement relatif des compartiments. Les diaclases et les joints sont souvent disposés

en réseau de deux, trois ou quatre familles directionnelles selon le pendage.

- Les fentes

Ce sont des fractures que l’on retrouve dans les roches calcaires ou siliceuses ; les

deux lèvres aux extrémités sont ouvertes dans la partie centrale ; ces fentes sont presque

toujours remplies de recristallisation de calcite ou de quartz.

Les fractures ne sont visibles que dans les affleurements. V. Le système aquifère en zone de socle

En milieu cristallin, aucune des couches de système (de la roche dure à la couverture de

surface) ne peut avoir à la fois une bonne porosité, une bonne perméabilité et un volume

important pour constituer à elle seule un aquifère susceptible de fournir les débits souhaités.

L’aquifère sera alors un système composé :

- d’une couche d’altération d’une épaisseur de 15 à 40m. La perméabilité de la couche

d’altération est relativement mauvaise pour permettre un écoulement convenable de

l’eau sur la zone d’influence sollicitée par un pompage.

- D’une couche de roche fracturée ; l’existence de ces fractures va occasionner des

perméabilités relativement bonnes qui vont permettre un écoulement facile de l’eau,

donc c’est dans cette couche qu’on pourrait garantir un débit acceptable.



Photo :2 Présentation d’un système aquifère en zone de socle.



CHAPITRE II : Le forage d’eau

I. Définition

I.a. le forage

On appelle forage d’eau, tout puits de diamètre réduit creusé dans le sol en vue de capter et

d’exploiter l’eau souterraine.

Selon le contexte hydrogéologique du terrain à forer, on distingue entre autres, deux types de

méthodes de forage :

- le forage rotary classique dans les zones sédimentaires : la perforation de la roche est

obtenue par l’action conjuguée de la pression sur l’outil et de la rotation. Le fluide de

forage est la boue, remplacée parfois par de l’eau ou de l’air dans les formations

consolidées.

- Le Forage au Marteau Fond de Trou (MFT) dans les formations cristallines : cette

méthode utilise la percussion en fond de trou, la poussée sur l’outil qui se trouve lui-

même en rotation. L’énergie utilisée pour actionner cet outil est l’air comprimé à haute

pression permettant également d’évacuer les déblais de forage.

Le processus de forage consiste en la destruction du massif en profondeur par l’outil localisé

très loin de la source d’énergie (en surface), et à l’évacuation des déblais vers la surface au

fur et à mesure de l’avancement.

La mise en œuvre d’un tel processus nécessite l’utilisation d’un ensemble de matériel et

engins appelé atelier de forage.

I.b Atelier de forage

Un atelier de foration (matériel) au rotary se compose:

- d’une sondeuse sur camion porteur;

- d’une colonne de forage ;

- d’une pompe à boue (soit sur le porteur de la sondeuse, soit indépendante sur camion

ou sur skid) ;

- d’un compresseur sur camion porteur;

- d’un atelier servicing;

- d’un camion d’accompagnement;

- d’un camion-citerne;



- d’un camion de ravitaillement;

- d’outils de foration;

- d’accessoires (outillage pour la maintenance et l’entretien mécanique, outillage pour

l’instrumentation).

La sondeuse

La sondeuse (ou foreuse) est la machine qui fournit l’énergie indispensable à la destruction de

la roche. La force motrice, produite par un ou plusieurs moteurs thermiques, est transmise aux

différents organes par l’intermédiaire d’une transmission mécanique, hydraulique ou

pneumatique. La force motrice est utilisée pour toutes les fonctions ci-après :

- la percussion (fonctionnement du marteau) ;

- la rotation du train de tiges ;

- les mouvements de montée et descente (translation) ;

- les fonctions annexes telles que : relevage du mât, mise en station de la machine,

calage et serrage des tiges, etc.

On distingue trois types de sondeuses :

- les perforatrices conçues pour forer uniquement au marteau fond de trou ;

- les sondeuses au rotary à l’air et au marteau fond de trou ;

- les sondeuses mixtes identiques aux précédentes mais équipées également pour forer à

la boue.

Généralement portée sur un camion, la sondeuse est principalement constituée :

- du mât ou derrick servant principalement à déplacer verticalement des poids (trains de

sondes, outils, tubes,…) ;

- de treuils pour différentes manœuvres (descente et remontée de la garniture de forage

et des colonnes de tubage) ;

- d’une tête de rotation qui, en cours de manœuvre, supporte le poids du train de sonde

et en cours de forage transmet le mouvement de rotation à la colonne de forage. Elle

permet d’appliquer, à volonté, une force de poussée sur les tiges et d’obtenir ainsi une

maîtrise permanente du poids sur l’outil;

- d’une table de rotation qui est l’organe d’entraînement dans lequel coulisse une tige

maîtresse. Elle remplace la tête de rotation sur les machines de forte puissance ;

- la tête d’injection qui est le dispositif permettant d’injecter le fluide de forage dans

l’espace annulaire de la colonne de forage.



La colonne de forage

La colonne de forage (ou ligne de sonde) est manœuvrée par le treuil (dans le cas d’une

sondeuse munie d’une table de rotation). Elle est mise en mouvement par l’intermédiaire de la

table (ou tête) de rotation.

Elle est constituée d’une tige d’entraînement (kelly), du train de tiges (drill pipe), de raccords

(tool joints), de masses tiges (drill collars) et du trépan (rock bit).

- La tige d’entraînement : elle transmet le mouvement de rotation aux tiges et à l’outil.

- Le train de tiges :

- Les raccords :

- Les masses-tiges :

- Le trépan (outil) : il existe quatre types d’outils principaux qui fractionnent la roche en

tournant (rotary)

- Les outils à lame (trilame) qui découpent des copeaux dans les terrains tendres ;

- Les outils à molettes ou tricônes, qui conviennent pour des roches de

dureté variée, à l’exception des roches très dures ;

- Les outils diamantés ou à prisme de carbure de tungstène qui équipent les carottiers

pour découper dans les roches dures et cohérentes, des cylindres que l’on remonte au

sol ;

- Le marteau fond de trou.

La pompe à boue

C’est la machine qui permet d’assurer la circulation de la boue dans le forage par un système

d’aspiration et de refoulement. Elle est caractérisée par sa pression et son débit de

refoulement.

Le compresseur

Dans les forages utilisant l’air comprimé comme fluide de forage, l’énergie utilisée pour

actionner le marteau est l’air injecté à haute pression par le compresseur, qui assurera aussi le

nettoyage du trou. Cet engin est aussi utilisé pour le développement du forage par soufflage.

Camion d’accompagnement

Le camion d’accompagnement est équipé :



- d’un espace de rangement de tiges et tubages

- de cuves à eau (2000 litres) et à carburant (2000 litres)

- d’un bac à gravier (2000 litres)

- d’un bac de rangement d’outils de forage et autres accessoires

- d’un espace de rangement d’équipement de campement.

Il accompagne la foreuse.

Camion de ravitaillement

Il est destiné à approvisionner les bases secondaires. Il est généralement, en stand by à la

base principale et effectue des ravitaillements périodiques de la base principale vers les bases

secondaires.

Le camion-citerne

Le camion-citerne est utilisé pour le ravitaillement en eau du chantier de forage. On sait que

sur un chantier de forage, l’eau est surtout utilisée pour la fabrication des fluides de forage

(boues, mousse etc) indispensables au nettoyage du trou et l’évacuation des déblais vers le

jour. Il est équipé d’une motopompe.

L’atelier servicing

C’est une unité indépendante destinée au développement air lift et aux essais de pompage.

Il est composé d’un compresseur, d’un groupe électrogène, d’une colonne d’exhaure, d’une

colonne d’air, d’une colonne d’évacuation, d’un lot de pompes immergées, de petits

instruments de mesures (pHmètre, conductivimètre, thermomètre etc.) et équipement de

repêchage.

II. Le processus de forage en hydraulique villageoise

Le forage est l’ensemble des actions qui aboutissent à l’exécution dans le sol (sous-sol) d’un

trou rond, rectiligne et vertical dont les parois seront coffrées par des tubes ou par des

crépines pour permettre l’exploitation des eaux souterraines.

Le forage est l’ouvrage terminé.

Le forage se fait par action d’un outil sur le fond du trou, qui fractionne la roche en débris

(cuttings) qui sont remontés vers la surface pour permettre l’avancement.



En règle générale, les outils de forage fonctionnent soit :

- par percussion : la roche est brisée sous l’effet d’un choc - marteau fond de trou, trépans de

battage

- par pression et éclatement - tricône du rotary

- par découpage des copeaux des roches tendres et très tendres - outils à lame du rotary,

tarières à hélices

- par abrasion et découpage - couronnes diamantées des carottiers

Pendant la foration, le trou doit rester ouvert et stable pour permettre non seulement la

descente et la remontée de l’outil, mais aussi la mise en place du captage (tubages et

crépines).

Les parois sont de ce fait, tenues soit par un fluide de forage (boue de forage) exerçant une

pression sur les parois, soit par des tubages (provisoires ou définitifs) quand cela est

nécessaire.

Par ailleurs, l’évacuation des déblais issus de la destruction de la roche au fond du trou est

indispensable non seulement pour l’avancement de l’outil, mais aussi pour que l’outil

travaille librement (éviter le coincement de l’outil).

C’est ainsi que, dans le processus de forage, le nettoyage du fond du trou et l’évacuation des

déblais vers la surface, sont assurés par la circulation d’un fluide (boue ou air) en continu

grâce au double circuit constitué des tiges creuses de forage et l’espace annulaire entre les

tiges et le trou foré.

Le fluide injecté au fond du trou véhicule les déblais et les remontes au jour.

L’équipement du trou est assuré par la mise en place des tubages (tubes pleins et crépines)

Les tubes ont pour fonction de tenir les parois du trou, d’isoler la nappe exploitée des autres

nappes et de permettre l’installation de la pompe au niveau voulu.

La crépine de forage a pour fonction de permettre l’adduction de l’eau à l’intérieur du forage

tout en retenant par filtration, les éléments de terrain qui pourraient être entraînés par l’eau.

Selon le contexte hydrogéologique du terrain à forer, on distingue entre autres, deux types de méthodes de forage :

le forage rotary classique dans les terrains tendres à moyennement durs, peu

consolidés : la perforation de la roche est obtenue par l’action conjuguée de la pression

sur l’outil et de la rotation. Le fluide de forage est la boue, remplacée parfois par de

l’eau ou de l’air dans les formations consolidées.



Le forage au Marteau Fond de Trou (MFT) dans les formations cristallines dures ou

très dures: cette méthode utilise la percussion en fond de trou, la poussée sur l’outil

qui se trouve lui-même en rotation. L’énergie utilisée pour actionner cet outil est l’air

comprimé à haute pression permettant également d’évacuer les déblais de forage.

Entre les deux, on peut souligner le forage mixte rotary/marteau fond de trou.

.

II.a Le forage au rotary

La méthode rotary consiste à utiliser un outil sur lequel on applique une force procurée par un

poids tout en l’entraînant en rotation. La technique permet d’injecter en continu, un fluide au

niveau de l’outil destructif de la formation (roche) pour emporter les débris hors du trou grâce

au courant ascensionnel de ce fluide vers la surface.

L’outil d’attaque, sous la double action de la rotation (entraîné par le train de tige de la

sondeuse) et du poids (poids sur l’outil - poussée), perfore la roche, la fragmente et la

désagrège.

a.1 Les outils

L’outil de forage : il peut être à lames (trillame) ou à molettes (tricône). Les outils à lames

sont utilisés dans les terrains sédimentaires compacts. Tandisque les outils à molettes sont

adaptés à tous les type de terrains sédimentaires. On a les masses tiges, le train de tiges, la tige

carrée, la tête d’injection qui sont aussi les éléments constituant la ligne de sonde.

a.2 Les paramètres du forage rotary

- Les paramètres mécaniques

Le poids sur l’outil

Ce poids est fonction du type du tricône utilisé et de son diamètre. Il est toujours indiqué par

le fabricant et dépend, bien sr aussi, de la vitesse de rotation.

Les règles sont les suivantes :

- peu de poids si la vitesse de rotation est élevée

-beaucoup de poids si la vitesse de rotation est basse

En général, il doit au plus être égal au poids des masses tiges majoré de 50 à 75%

La vitesse de rotation

La vitesse de rotation dépend du poids appliqué sur l’outil et la nature des terrains à forer

- pour les terrains tendres : poids sur l’outil 700 à 900 kg par pouce de diamètre de

forage, la vitesse de rotation est : 85 à 150 tours par mn.



- pour les terrains durs : 1400 à 1800 kg par pouce de diamètre de forage, la vitesse

de rotation est : 40 à 50 tours par mn.

_ Les paramètres hydrauliques (débit et volume de fluide) Pompe à boue et compresseur

Le débit d’air du ou des compresseurs peut être calculé par la règle empirique utilisée pour le

pompage par Air-Lift. Cette règle est la suivante :

Il faut 21 litres d’air injecté par minute pour produire 0,23 m3 d’eau par heure.

Le calcul du débit de boue ou d’eau nécessaire pour assurer cette vitesse de remontée est :

Q = Vr x Vi avec Q = débit nécessaire de boue ou d’eau en l/mn

Vr = vitesse de remontée = 5 m /s

Vi = volume intérieur minimum de la garniture du forage

en l/m

II.b Le forage au marteau fond de trou

Cette méthode de forage utilise la percussion au fond de trou assortie d’une poussée

sur l’outil qui est lui-même en rotation. L’énergie utilisée pour actionner cet outillage est l’air

comprimé à haute pression (10 à 25 bar) injecté à l’intérieur du train de tiges, permettant

également d’évacuer les débris de forage vers le jour.

Le principe de la méthode repose sur la frappe du marteau fond de trou (voir photo

7) sur l’outil (taillant).

Le mécanisme de frappe du marteau fond de trou sur l’outil (taillant) est actionné par l’air

comprimé (à partir d’un compresseur HP) injecté depuis la surface par l’intermédiaire du train

de tiges. L’air sous pression est injecté à l’intérieur de l’espace annulaire des tiges, pénètre

dans le bloc distributeur, sort à hauteur du marteau fond de trou pour en assurer le

fonctionnement par actionnement du mécanisme de frappe qui se situe derrière l’outil de

forage.

Les déblais de forage (cuttings) sont évacués par l’air d’échappement qui remonte par

l’espace annulaire.

La rotation et la poussée sur l’outil qui accompagnent la percussion se font à partir d’un train

de tiges de forage entraîné en surface par une tête de rotation.

Les paramètres permettant une utilisation rationnelle de cette technique sont : la percussion,

la poussée, la rotation et le soufflage.



b.1 Les outils

L’outil de forage est un marteau associé à un taillant dont la base comporte des boutons en

carbure de tungstène. On a les tiges de forage qui sont de diamètres extérieur (OD) 76 mm et

89 mm, équipées de filetages, la tête d’injection étant aussi les éléments constituant la ligne

de sonde.

b.2 Les paramètres du forage MFT

Dans le processus de forage en zone de socle, la technique du (MET) est la plus en vue du fait

que la foration au rotary n’est effectuée que dans l’altération (pas plus de 40 m).

Remarque :

Les paramètres décrits sont à considérer comme des valeurs moyennes d’utilisation. Le foreur

doit bien ressentir ce qui se passe dans son forage et agir en conséquence (en modifiant un ou

plusieurs de ces paramètres).

_ Les paramètres mécaniques

Le poids sur l’outil. (La poussée)

Le poids sur l’outil conditionne la bonne utilisation du taillant et du marteau fond de trou.

Les fabricants de marteau fond de trou recommandent deux valeurs ;

-poussée minimum recommandée

-poussée maximum recommandée

Il faut donc se situer entre ces valeurs, en sachant que :

Avec une poussée trop forte :

-la rotation devient inégale

-les risques de coincement augmentent

Avec une poussée trop faible :

-la garniture vibre

-l’avancement chute



Tableau 1 : Recommandations des poussées de la gamme marteau fond de trou

HALCO

Type

Marteau fond de

trou

MACH

60

DOMINATOR

650 HD

MACH

80/80

MACH

120/122

MACH

132

MACH

142

Poussée minimum

Recommandée en

kg

500 500 800 1 600 1 600 1 600

Poussée minimum

Recommandée en

kg

1 500 1 500 2 000 3 500 3 500 3 500

La vitesse de rotation

La vitesse de rotation doit être ajustée en fonction de la vitesse de pénétration dans le terrain.

En règle générale, on admet :

RPM = 1,5 x vitesse de pénétration

(Vitesse de rotation (en m/h) en tour/minute)

Exemple :

‐ Avancement à 10m/h 15 tours /mn

‐ Avancement à 20m/h 30tours /mn

‐ Avancement à 30m/h 45 tours /mn

La rotation doit être régulière, c’est –à -dire sans vibration et ni blocage par à coups.

_ Les paramètres hydrauliques (débit et volume de fluide) compresseur

Le dédit d’air

C’est le débit qui va faire remonter en surface, les déblais de foration (cuttings), par l’espace

annulaire dans le cas de la foration au marteau fond de trou en circulation directe et par

l’intérieur des tiges dans les forations au marteau fond de trou en circulation inverse.



La vitesse nécessaire, en fonction du diamètre des cuttings avec densité moyenne du terrain de

2,8, est résumée dans le tableau ci –dessous :

Cas d’un forage sec)

Tableau 2 : La vitesse en fonction des diamètre des cuttings

Diamètre des cuttings en mm Vitesse nécessaire en mètre/seconde

0,1 mm 1

0,5mm 5

1 mm 8

5mm 18

10mm 24

Dans la pratique

Pour assurer une remontée correcte des cuttings dans l’espace annulaire, la vitesse

ascensionnelle doit être de l’ordre de 1 220 m/mn (4 000 pieds /mm)

Soit : 1220 =21m/seconde

60

Cette vitesse est donc conditionnée en foration au marteau fond de trou en circulation directe

par :

-le débit d’air consommé par le marteau fond de trou à sa pression de travail

-le diamètre du taillant

-le diamètre extérieur des tiges

Vitesse ascensionnelle de l’air = consommation du marteau fond de trou (m3 /s)

(en m/seconde) espace annulaire (m2)

Exemple

‐ Marteau fond de trou HALCO MACH 60= 15m3/mn (0,25 m3 /seconde à 17 bar)

‐ Taillant ø 7" =179mm

Espace annulaire = 0, 01224 m²

‐ Tige ø 5" extérieur =127mm

0,25

Va =----------- = 20,16m/seconde

0,0124



En circulation inverse

Même raisonnement mais l’espace annulaire est remplacé par la section intérieure des tiges de

foration en circulation inverse.

Exemple :

‐ Marteau fond de trou HALCO MACH 142= 50 m3/mm (0,833 m3/s à 17 bar)

‐ Tiges ø 5"C.I- ø intérieur = 4"3/4, soit 0,0114m²

‐ Raccord croisé (4 trous ø 60 mm) ,soit 0,0113m²

0,833

Va =------------- =73m/seconde

0,0114

Remarques

On voit tout de suite, l’intérêt de la circulation inverse par rapport à la circulation directe. En

circulation directe, on ne peut pas dépasser 21 m/s car les parois du forage risquent de se

détériorer par érosion. En circulation inverse, pas de problème, les cuttings étant à

l’intérieur des tiges. On ne tient pas compte du débit d’air plus important, obtenu en soufflage

(hors frappe) par sécurité. Le débit d’air est donc lié à la pression d’utilisation du marteau

La pression d’utilisation élevée :

Egale à débit d’air consommé et donc restitué élevé, ce qui donne un avancement plus rapide.

II.c Les forages mixtes rotary / marteau fond de trou

Les foreuses fonctionnant par percussion à l’air comprimé présentent l’avantage

d’avancements rapides pour la foration des roches dures.

Cependant, cette technique, utilisée seule, présente des difficultés pour forer les couches non

consolidées dans les altérations : en effet, l’éboulement des parois du trou et la mauvaise

évacuation des cuttings peuvent provoquer non seulement des avancements très lents, mais

aussi un coincement des tiges et le marteau fond de trou avec le taillant.

C’est ainsi que dans les forages d’hydraulique villageoise, on utilise des foreuses à

transmission hydraulique dites mixtes rotary/marteau fond de trou qui cumulent les

avantages :



- de la méthode de la forartion rotary au tricône à la boue : traversée rapide dans de bonnes

conditions de rendement des terrains peu ou pas consolidés

- et ceux de la méthode de la forartion à l’air au marteau fond de trou : performances

supérieures pour la foration des couches dures.

La méthode mixte est généralement utilisée dans les conditions géologiques et

hydrogéologiques où les terrains durs cristallins (principalement granitiques fissurés dans

lesquelles se trouvent les venues d’eau, schisteuses etc.) sont surmontés par des formations

plus ou moins tendres (terrains latéritiques, sableux, argileux etc.).

Classiquement (Programme Type), les terrains tendres sont traversés au rotary au tricône ou

au trillâme, à l’air, à la boue ou à la mousse jusqu’au toit de la formation dure (socle) qui se

trouve en-dessous. Puis, pose et ancrage (sur 1 à 2 m) d’un tubage provisoire de soutènement

(colonne de travail) dans la formation dure avec éventuellement, une cimentation sommaire à

la base du tubage lorsque la colonne de travail est définitive. Enfin, poursuite de la foration

au ( M F T) à l’air dans la roche dure consolidée jusqu'à la profondeur finale.

III. Les fluides de circulation

Les boues de forage ont un rôle capital dans l’exécution d’un forage ; en effet, selon qu’elles

seront bien ou mal adaptées pour résoudre les problèmes rencontrés, elles seront bénéfiques

ou provoqueront des difficultés de forage.

Les fluides de forage ont pour principale fonction d’assurer :

l’évacuation des débris de forage, le refroidissement de l’outil, le soutènement des parois de

forage, la protection contre les gonflements de certaines couches traversées, le contrôle des

pertes de fluide dans les formations perméables, le contrôle des venues d’eau dans le cas des

nappes artésiennes.

Le choix de fluide de forage dépendra de la nature des terrains à traverser, des possibilités de

l’équipement, des possibilités d’approvisionnement en produit et en eau, de la qualification de

l’équipe de foreurs.

Les fluides de circulation sont : l’air, la mousse, les boues de forage.

L’air

L’air est utilisé comme fluide de circulation dans les forages des terrains consolidés en

particulier dans les forages des roches dures au marteau fond de trou.

La mousse



La mousse comme fluide de circulation aide à résoudre certains problèmes pour lesquels l’air

n’ arrive pas (formations argileuses qui ont tendance à encastrer l’outil de forage).

L’emploi de mousse en forage au marteau fond de trou améliore la remontée des cuttings lors

de la traversée d’altérités épaisses et mal consolidées, en les maintenant en suspension grâce à

son émulsion très servie. Ailleurs, elle limite l’érosion des parois par le courant d’air

comprimé.

Les boues de forages

Elles sont soit à base de bentonite, soit à base de polymères .Les caractéristiques principales

d’une boue doivent être vérifiées et au besoin, corrigée tout au long de la réalisation du

forage. Celles –ci sont relatives à :

la densité, la viscosité, le filtrat et cake, le pH et la teneur en sable.

IV. Le choix des équipements

IV.a Profondeur du forage et diamètre des différentes parties

La profondeur à donner à un forage dépend de considérations techniques et économiques.

L’idéal est de réaliser un ouvrage complet (qui va jusqu’au mur de la couche aquifère) ; on y

trouve deux avantages :

- on peut exploiter toute la couche aquifère,

- on a la possibilité de rabattre au maximum, le niveau de la nappe.

Mais, cette option peut ne pas être économique surtout si les débits d’exploitation souhaités

sont relativement faibles par rapport aux capacités de la nappe.

Diamètre des différentes parties

Les diamètres de forage et du tubage des différentes parties d’un forage sont conditionnés par

les débits que l’on désire extraire.

De manière pratique, on peut procéder comme suit :

- à partir du dédit d’exploitation du forage, choisir avec les catalogues des constructeurs de

pompes, l’encombrement de la pompe nécessaire.

-le diamètre du tubage de la chambre de pompage sera choisi légèrement supérieur à celui de

la pompe ; en général, un jeu de 1’’ est adopté entre pompe et tubage de la chambre de

pompage.

- de même, le diamètre du trou de forage (chambre de pompage) sera légèrement supérieur à

celui du tubage adopté. Le jeu entre ces deux diamètres peut aller d’un peu moins d’un pouce

à 2 pouces.



- le tubage d’exhaure et le captage sont de même diamètre (inférieur souvent à celui de la

chambre de pompage pour des raisons d’optimisation du coût des tubages). Ce diamètre doit

permettre une vitesse ascensionnelle de l’eau limitée à 2,5 m/s.

- le diamètre du trou de forage de cette partie doit laisser un jeu suffisant pour l’installation

d’une couche de massif filtrant donc l’épaisseur peu atteindre 3 pouces.

IVb. Les tubages

Les tubages utilisés pour équipement des forages doivent avoir des propriétés leur permettant

de supporter les différentes sollicitations auxquelles ils peuvent être soumis. La traction,

l’écrasement, l’éclatement, la verticalité et la rectitude.

IVc. Les crépines

C’est l’élément principal de l’équipement d’un forage d’eau.

- Si sa construction n’est pas adaptée au terrain, elle ne permettra pas d’extraire toute

l’eau, exempte de sable, que peut donner la formation.

- Si la matière dont elle est faite se détériore sous l’action souvent agressive des eaux,

c’en sera fini, à bref délai, du forage.

- Si les fentes sont trop ouvertes ou irrégulièrement exécutées (chalumeau), le sable fin

pénètre toujours et de plus en plus dans l’ouvrage

- Une crépine est une pièce de précision et son usinage doit permettre d’obtenir des

ouvertures calibrées au dixième de millimètre.

La crépine est nécessaire parce qu’elle remplit trois fonctions essentielles :

- laisser passer l’eau sans pertes de charges importantes

- laisser passer, au moment du développement, les éléments les plus fins pour

augmenter la perméabilité juste derrière la crépine, par accumulation localisée des

éléments plus gros

- retenir les éléments du terrain derrière la crépine pendant l’exploitation.

Le coefficient d’ouverture C : rapport de la surface des ouvertures par rapport à la surface

latérale total du tube crépine, permet d’évaluer le débit pouvant traverser la crépine.

Le débit par unité de longueur permet d’évaluer la longueur minimale à donner aux

crépines compte tenu du débit souhaité et d’un coefficient de réduction du débit de 0,5 à

0,75 pour prendre en compte un colmatage ultérieur par incrustation de la crépine.



Cette longueur de crépine doit être supérieure à la hauteur mouillée de l’aquifère après

rabattement.

La longueur limite des crépines est fonction de :

- la nature de la nappe à capter (nappe libre ou nappe captive),

- la nature lithologique des couches captées (couche homogène ou hétérogène),

- du débit d’exploitation souhaité de l’ouvrage.

Pour des nappes artésiennes en terrain homogène (non stratifié) zone de socle. Dans ce

type aquifère, on crépinera 80 à 90% de l’épaisseur de la nappe en s’assurant que le

rabattement ne descend pas sous le niveau du toit de cette couche aquifère.

IVd. Le massif filtrant

L’analyse granulométrique des couches aquifères granulaires est fortement recommandée, car,

elle permet le calcul du massif de gravier éventuel (indice de finesse, calibre caractéristique,

coefficient d’uniformité).

La mise en valeur d’une nappe nécessite l’élimination, autour des crépines, des éléments les

plus fins de la formation de façon à garder les éléments les plus grossiers permettant une

dimension acceptable pour les ouvertures des crépines ; il convient en effet que :

- le gravier doit retenir les éléments grossiers de l’aquifère, étant entendu que les

éléments fins peuvent passer et être évacués au développement.

- Le massif de gravier doit être plus perméable que l’aquifère environnant (choix de

grains roulés, légèrement aplatis, à l’exclusion de gravier anguleux ou de gravier se

délitant avec le temps).

Le gravier est introduit soit à sec si le forage n’est pas profond. Si le forage est profond on

introduit le massif de gravier avec une circulation de l’eau pour éviter une ségrégation des

grains. On détruit les ponts de gravier en faisant varier brutalement la vitesse de

circulation de l’eau. La côte de gravier de circulation est mesurée fréquemment à l’aide

d’une sonde à gravier. Le niveau supérieur de la colonne de massif filtrant doit être

nettement au-dessus du toit de la couche aquifère captée.



CHAPITRE III : Chantier de forage d’eau en hydraulique villageoise et analyse des

travaux

I. La préparation, la mobilisation, l’installation

La phase préparatoire des travaux et l’élaboration du chronogramme d’activité sont des

démarches cruciales pour la bonne marche des futurs chantiers.

- Commandes du matériel et consommables

Dans l’optique d’une gestion du temps, l’entrepreneur entame la phase préparatoire du projet

dès l’adjudication du marché. A ce stage, les commandes des différentes fournitures et

consommables peuvent être préparer et lancées. Cependant, elles doivent être conformes non

seulement au cahier des charges mais aussi à l’offre de l’entreprise. Il convient de souligner

que les approvisionnements (de la commande à la livraison) constituent des longs processus

surtout lorsque l’on sait que la majeure partie des consommables de forage sont des produits

d’importation.

- Base du projet et cheminement de ou des ateliers

Une organisation et la gestion efficiente d’un chantier passent par le choix des bases

principales et/ou secondaires (y compris l’équipement de ces bases) et le cheminement des

ateliers.

En règle générale, ces bases seront constituées d’une cellule de travail, d’un atelier de

mécanique, d’un magasin pour pièces de rechange, d’un espace de rangement couvert pour

PVC, produits à boue, ciment, additifs, des conteneurs pour le stockage du matériel,

fournitures et équipements, d’une aire de stockage de matériaux. Un bureau sera aménagé

sur la base pour recevoir un poste radio E/R.

Aussi, l’établissement d’un cheminement optimum des ateliers est un point non négligeable

pour une bonne organisation et gestion du chantier. (Carte, Coordonnées GPS etc.).

- Révision et mise en état du matériel

Il convient de souligner que la mise en place sur le chantier d’un matériel propre et en bon

état de fonctionnement, va éviter les arrêts intempestifs de chantiers, source de baisse de

rendement du travail.



- Mobilisation, installation

Dès la sortie en douane des commandes, le chronogramme d’activités bien ficelé et l’ordre de

service établi, les moyens logistiques et humains, nécessaires à la bonne marche des travaux,

sont mis en place.

Le matériel et le personnel sont déployés sur la base et le chantier.

- Atelier de forage

- Atelier Servicing

-un lot de matériel et équipement de campement

-Un lot de pièces de rechange

L’équipe en opération est composée comme suit :

- Personnel Tableau 3 : liste du personnel

NOMS et FONCTION ENGAGEM

ASSAO Chef de mission 50 % DANANCIER Chef de parc 50 % KARANTAO Chef mécanicien 75 % TAPSOBA Issaka Chef foreur 100 % OUATTARA Ecrivain de chantier 100 % N’DO Désiré Mécanicien de chantier 100 % NANA P. Chef pompeur 100 % KOIBA Amadé Chauffeur manœuvre 100 % KI Ousmane Chauffeur manœuvre 100 % ATONGUIBA Manœuvre 100 % OUEDRAOGO Manœuvre 100 %

II. Chantier de forage en hydraulique villageoise

Après l’acheminement des équipes, des différents ateliers, équipements et des consommables,

le repérage des points de forage (coordonnées GPS), les travaux relatifs à l’exécution du

projet se feront dans l’ordre chronologique suivant :



II.1 -Installation :

Mise en place du dispositif : positionnement de la foreuse sur le point à forer, érection du mât,

mise à niveau du mât et de la table, creusement du bourbier (bac à boue), préparation de la

boue et démarrage de la foration.

II.2 Foration

Le processus d’exécution de forage décrit est la technique de foration que nous avons utilisé

pour la réalisation des 15 forages que j’ai personnellement participées. La coupe technique et

les résultats de l’essai de pompage est celle du forage de (Reko Ecole).

II.2.a - Foration dans les altérations – (altérités)

- Foration des formations tendres à l’air si les terrains sont assez consolidés, ou au

rotary classique à la boue biodégradable ou à la mousse, afin de stabiliser les parois

des formations très peu consolidées, au diamètre 12’’1/4 (tricône ou trilame), jusqu’à

la roche dure afin de permettre l’ancrage des tubes provisoires.

Photo : 3 Début de foration au trillame Photo : 4 Foration au rotary (altération)

- Pose d’un tubage provisoire de soutènement fileté de diamètre DN 200, en PVC après

la remontée du train de tiges . La colonne provisoire de travail joue le rôle de soutènement des

parois du trou nu contre les éboulements.

En règle générale, les altérations sont masquées et soutenues par la mise en place d’une

colonne de tubage provisoire dite ‘’colonne de travail’’ en acier ou en PVC. Cette colonne

sera extraite après équipement de l’ouvrage ou après abandon de la foration lorsque le

sondage de reconnaissance est improductif.



Photo :5 Mise en place du tubage de soutènement Photo : 6 Manœuvre de visage de tige

II.2.b - Foration dans le socle

- Poursuite de la foration à l’air, au Marteau Fond de Trou (MFT) avec un taillant de 6’’ 1/2 (dans la roche dure - socle sous un recouvrement d’altérités) jusqu’à la côte requise

précisée par l’ingénieur-conseil (le contrôleur).

Au cours de la foration, les venues d’eau sont correctement notées (côtes et débits) dans le

souci d’un captage correct.

Photo : 7 Marteau portant un taillant Photo :8 Un taillant



Des échantillons, de 200 à 300 grammes, seront prélevés tous les mètres, à chaque

changement de terrain, à chaque zone de fractures et à chaque venue d’eau. Ils seront

soigneusement étiquetés et conservés dans des sachets en plastique puis placés dans des

caisses compartimentées, et tenus à la disposition de l’ingénieur-conseil.

Tout au long de la foration, l’écrivain de chantier notera dans un rapport de forage journalier

et un carnet de forage, toutes les informations relatives à la réalisation de l’ouvrage,

notamment :

- les informations relatives au sondage (nom du village - appellation du chantier,

emplacement de l’ouvrage, dates, coordonnées GPS …)

- les numéros d’ordre et IRH du forage - date et heure d’arrivée et de départ de la sondeuse - le compteur horaire du compresseur au début et à la fin de chaque forage - le temps et la durée de foration - les diamètres et natures des outils utilisés et la vitesse d’avancement - la profondeur atteinte par chaque tige - la description des différentes couches géologiques traversées (profondeur, nature…) - les diamètres et natures des outils utilisés et la vitesse d’avancement par tige (diamètre et

technique utilisée, mètre par mètre)

- les vitesses d’avancement pour chaque changement de terrain (temps de foration par mètre) - la pression de service en cours de foration et les incidents éventuels - les débits d’eau, à chaque changement de tige, à chaque nouvelle arrivée d’eau notable et en

fin de foration avant équipement

- la conductivité de l’eau pendant la foration afin d’abandonner le forage à ce stade si la

conductivité est hors normes

- la composition de l’équipement du forage (tubage – longueur de tubes pleins et crépines,



gravillonnage - volume de gravier, hauteur de cimentation etc.)

- kilométrage de la sondeuse au départ du forage précédent et à l’arrivée - coupe sondeur - la durée, le débit, la limpidité de l’eau et les différents niveaux d’eau selon les indications du

maître d’ouvrage lors des opérations de développement et essais de débit

- d’une manière générale, tous détails techniques, incidents, pannes, difficultés propres au

déroulement des travaux, avec indication des heures où ils se sont produits.

Les remarques et réserves de l’entrepreneur et/ou du maître d’ouvrage sont portées sur le

cahier de chantier.

A l’issue de la foration, si le débit obtenu est supérieur ou égal au débit minimum requis

(débit à la fin de la foration supérieur ou égal à 0,7 m3/h), il sera procédé, par l’équipe de

forage, à l’équipement du forage. Le cas échéant, le forage négatif sera automatiquement

remblayé.

II.3 Equipement du forage Après l’exécution de la foration sur le trou productif, le chef foreur en concertation avec le

contrôleur des travaux, procède à l’élaboration du plan de captage.

C’est ainsi que le forage productif, après nettoyage systématique par soufflage de 15 à 30

minutes, est équipé d’une colonne de captage en tubes PVC, pleins lisses et crépinés (au

regard des venues d’eau), alimentaires, d’éléments de un (1), deux (2) et trois (3) mètres, de

diamètre - 4’’1/2 (112/125 mm). Il convient de souligner que la colonne de captage est

descendue à travers la colonne de travail (DN 200).

La base de la colonne de captage est munie d’un tube décanteur en PVC de 2.97 m, obturé par

un bouchon de pied ;

La colonne de captage est crépinée au droit des venues d’eau sur 5.90m. Les crépines ont des

fentes d’ouverture de 1, 0 mm faites en usine ;

La crépine est le lien statique avec l’eau de la nappe.



Elle doit permettre :

• le libre passage de l’eau sans entraîner de pertes de charges importantes ;

• Assurer une filtration primaire efficace en retenant les éléments fins ;

La crépine est l’un des éléments essentiels du forage d’eau. Lorsque les crépines sont

entourées d’un massif de gravier additionnel, elles doivent avoir une ouverture de

fentes en relation non seulement avec la granulométrie du massif filtrant (gravier) mais

aussi celle des terrains.

les tubes pleins de 2.80m sont vissés au-dessus de la crépine et dépassent le niveau du

terrain naturel de 0,50 mètre;

Photo : 9 Descente des crépines Photo : 10 Descente des tubages pvc Le massif filtrant de gravier de quartz siliceux, roulé, lavé et calibré de granulométrie

de 2,0 à 4,0 mm, a été descendu par gravité jusqu’à 10,0 mètres environ au-dessus du

sommet des crépines.

La fonction essentielle du gravier est d’améliorer la perméabilité autour du captage et de

retenir les éléments fins de la formation. Quel que soit le matériau constituant le massif de

gravier, il doit être à grains arrondis, lisses et uniformes ; ces caractéristiques donnent la

meilleure perméabilité possible au massif filtrant. Il doit être propre et bien lavé.

L’atelier de forage dispose d’une sonde de mesure de la hauteur de gravier.

• Un bouchon d’argile expansible d’environ 1 mètre a été mis au-dessus du massif

filtrant. Il assure une étanchéité au-dessus du massif filtrant.



L’espace annulaire est par la suite remblayé par des cuttings de forage jusqu’à la côte moins 6

mètres, et enfin cimenté jusqu’au sol - côte TN.

Photo : 11 Mise en place du massif filtrant

D’une manière schématique, les informations techniques relatives à l’équipement du forage,

sont représentées par la coupe technique.

Pour ce schéma, nous proposons la coupe technique du forage réalisé dans la province du

Yatenga, département de Oula, village de Reko, quartier Ecole



Cote de Diamètre pose de forage Cimentation de tête 5 m 12’’1/4 Remblayage de l'annulaire Tubage PVC sans manchon 126/140

35,55m 35,55 m

59,00m

60,00m 5 m joint d'argile > 2 m

65,38m

6’’1/2 massif fiftrant (2-3mm), 5 mètres

au-dessus de la crépine supérieure

8,73 mètres

Crépine PVC sans manchon

126/140

3,25 mètres

77,36m Tube à décantation PVC ( 3,25 mètres)

77,36 m 126/140 avec bouchon de pied

Graphique 1 : coupe technique du forage réalisé dans la province du Yatenga, département de Oula, village de Reko, quartier Ecole :



II.4 Nettoyage , soufflage et développement (air lift) du forage Le nettoyage et le développement du forage sont effectués immédiatement après achèvement

des travaux d’équipement, par un compresseur.

On procédera au nettoyage et développement du forage, jusqu’à obtention d’une eau claire

sans particules sableuses ou argileuses (La teneur en sable sera contrôlée par tache de sable

dans un seau de dix ou vingt litres).

Le nettoyage et développement ont pour but :

de nettoyer parfaitement le forage et le libérer de tous les résidus et produits de forage.

d’éliminer le cake ou le fluide de forage qui protège sa paroi et tout ce qui a pénétré

dans la formation ;

d’éliminer de la zone critique, les éléments fins indésirables et de stabiliser la

formation ;

d’accroître la productivité et la perméabilité naturelle de la formation en créant autour

de la crépine, une zone graduée des matériaux granulaires du sol ;

d’accroître la porosité d’une formation rocheuse du type grès ou d’ouvrir la fissuration

d’un calcaire karstique ;

d’améliorer la capacité spécifique du forage ;

de produire après développement, une eau exempte de matières solides avec un débit

spécifique maximum.

Il convient de signaler que le développement air-lift se fait moyennant un dispositif

comportant une double colonne - un tube d’injection d’air de 1 ‘’ et un tube de refoulement de

2’’ 1/2.

Pendant ces opérations, les contrôles suivants seront effectués :

- niveau statique avant et après air-lift

- débit toutes les 10 minutes

- teneur en sable

- profondeur du forage avant et après air-lift

Toutes les opérations de développement sont notées sur un carnet d’essai air-lift.



Graphique : 2 Principe de fonctionnement du soufflage à l’air- lift dans un forage II.5 Les essais de pompage

Les pompages d’essai ont pour but de déterminer les caractéristiques hydrodynamiques du

forage. Cette étude de nappe par pompage s’impose pour connaître ses possibilités

immédiates et son comportement dans le temps. Cette étude permettra de mettre au point un

programme d’exploitation. Pour ce faire, on recherchera le mode d’alimentation de la nappe,

sa transmissivité et son coefficient d’emmagasinement (après interprétation). Ces paramètres

ne s’obtiennent que par des essais de pompage.

Il s’agit d’un pompage à débit constant.



Les essais de débit sont réalisés au moyen d’une pompe électrique immergée. Il sera effectué

en suivant la méthode préconisée par le CIEH pour le forage d’hydraulique villageoise. Cet

essai comporte de 1 à 3 paliers de pompage selon le débit du forage au développement, et une

remontée :

-si le forage a donné 3 m3/h ou plus lors du développement, réalisé les 3 paliers suivants : - 1er palier de pompage : durée 2 heures au débit Q1 = 0,7 à 1 m3/h -2ème palier de pompage enchaîné : durée 1 heure au débit Q2 = 1,5 à 2 m3/h - 3ème palier de pompage enchaîné : durée 1 heure au débit Q3 = 70% environ du débit du

développement.

- une remontée pendant 1 heure.

Pendant le pompage, aucun arrêt d’essai ne doit avoir lieu.

NB En hydraulique villageoise, on n’a pas besoin de faire un essai de pompage longue

durée parce que ces forages ont un débit relativement faible (1 m3/h environ) et pendant

l’exploitation, les temps de pompage sont courts.

Les essais de débit sont réalisés par un atelier servicing autonome équipé d’un groupe

électrogène, d’une colonne d’exhaure sur un touret, d’une colonne d’évacuation des eaux de

pompage, d’un lot d’hydro pompe, de sondes électriques (pour mesures des niveaux statiques

et dynamique), de conductivimètre, pH mètre, thermomètre etc…

Ces essais commencent 24h après le développement pour permettre la stabilisation complète

de la nappe.

Les mesures de l’essai de débit et de la remontée du Forage réalisé dans la province du

Yatenga, département de Oula, village de Reko, quartier Ecole sont consignées dans les

tableaux suivants :

mesure du niveau statique de la nappe dans le forage avant le démarrage du pompage,

celui-ci a atteint 23,35m ;

détermination du débit de pompage par variation de la position de la vanne, le débit

obtenu Q = 1.008 m3/h ;

l’essai proprement dit a commencé pour une durée de deux heures pour le 1er palier u

(Q = 1.008 m3/h) ; et une durée heure pour les deux autres paliers et un débit de 1,2

m3/h chacune.

mesure du niveau dynamique et du rabattement au cours de l’essai - (évolution du

rabattement dans le temps);



à la fin du pompage, la remontée a été suivie pendant une heure. Tableau 4 : Essai de débit du forage de RéKo Eécole

Débit Heure T (mm)

Niveau eau (m)

Rabat s(m)

T (s)

m3/h

S/Q m/m3/h

Observation (aspect de l’eau) manœuvres. Tache de sable, etc ;)

Descente 1er palier 6h 0 2335 NS 0’49’’ 0,734 6,08 Eau claire 3 27,82 4,47 5 28,15 4,80 10 29,28 5,93 15 30,49 7,14 20 31,45 8,10 30 33,39 10,04 0’49’’ 0,734 13,67 40 35,01 11,65 60 36,67 14,32 0’49’’ 0,734 19,50 80 39,75 16,40 100 41,42 18,07 120 42,71 19,41 0’49’’ 0,734 26,44 Eau claire 2ème palier 125 46,11 22,76 0’30’’ 1,200 18,96 130 48,30 24,95 140 49,75 26,40 Eau claire 150 50,63 27,28 160 51,25 27,90 180 52,23 28,88 0’30’’ 1,200 24,06 3ème palier 190 53,04 29,69 Eau claire 200 53,72 30,37 210 54,26 30,91 220 54,65 31,30 230 54,97 31,62 10h 240 55,20 31,85 0’30’’ 1,200 26,54

Tableau 5 : Remontée du niveau d’eau du forage de Réko Ecole

(min) Niveau d’eau (m)

Observations

11h05 5 46,85 10 44,38 20 41,78 30 39,53 40 37,32 50 35,49 11h 00 60 33,92



A la fin de l’essai de pompage, le forage est momentanément fermé avec un capot en acier

cadenassé, pour éviter l’introduction de corps étrangers.

II.6 Analyse de l’eau

Le forage a fait l’objet d’un prélèvement d’eau (échantillon d’un litre) en fin de pompage pour

analyses physico-chimiques complètes par un laboratoire agréé.

• Mesures physiques : on peut retenir les principaux paramètres permettant d’apprécier

la qualité d’une eau , en l’occurrence la température, la résistivité, la conductivité, la

turbidité, la couleur, le goût, l’odeur, le pH, le potentiel Hydrogène d’oxydoréduction.

Ces méthodes d’analyse sont simples et peuvent être exécutées sur le chantier

lorsqu’on a besoin rapidement d’une première estimation approchée de la qualité

d’une eau inconnue ;

• Mesures chimiques : c’est l’aspect des eaux destinées à la consommation humaine qui

sera plus particulièrement examiné ici. Il s’agit des sulfates, chlorures, carbonates et

bicarbonates, calcium et magnésium (facteurs de dureté), fer et manganèse, la silice,

les gaz dissous, les nitrates et nitrites, l’arsenic, le cadmium , le chrome, le plomb et le

sélénium, les fluorures, le sodium, les isotopes radio-actifs, les polluants organiques

(pesticides, détergents, hydrocarbures…), les polluants microbiologiques (bactéries,

virus ou parasites animaux pathogènes).

II.7 Nettoyage du chantier et repli

A la fin des travaux, tout le chantier et son environnement immédiat ont été nettoyés avant le

repli de l’atelier.

III. Analyse des chantiers en opération

L’idée est de ressortir l’influence de l’organisation et de la gestion du chantier sur la

production du chantier en opération en vue d’optimiser le rendement.

La démarche est la suivante :

- l’observation de la cadence et l’enchaînement des phases d’exécution du forage sur le

terrain ainsi que l’organisation pratique du chantier sur un échantillon de forage foncé en un

mois.



- la décomposition du temps réel consacré à chacune des phases d’exécution.

- Analyse des temps sur la base des ratios

- Interprétation et correction à apporter pour une meilleure performance des chantiers.

L’analyse portera sur les données du mois d’avril pour les forages réalisés dans la zone de

Ouahigouya par Forafrique International pour le compte du PDRD auxquels j’ai participé.

Les résultats sont dressés dans le tableau ci-après. Tableau 6 : les différentes profondeurs et leurs temps dans la réalisation des forages . SITUATION DES TRAVAUX - PDRD Yako / BOAD

ATELIER HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

VILLAGE -

Pirg

o -

Bal

ongo

Rop

alin

N°2

Tita

o -

Tog

uin

Youb

a -

Air

e d'

abat

tage

Wat

tinoo

ma

- S

absi

n

Sate

ngua

- B

agod

ogo

Bidi

- I

koud

in

Gui

lan

- M

anég

idoy

iri

Sous

sou

- B

issi

guin

N° Ordre - F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8 Prof. Forée M 81,83 99,89 68,38 104,3 77,33 99,89 59,33 81,83 Prof. Forée – altérites M 55,15 51,76 26,97 28,82 31,41 39,5 27,17 49,42 Prof. Forée – socle M 26,68 48,13 41,41 75,51 45,91 60,39 32,16 32,41 Temps total (Tt) H 16,25 41,58 12,83 24,25 12,50 19,00 14,50 11,00 Temps de travail (tw) H 15,00 35,00 10,00 20,00 10,00 15,00 10,00 10,00 Temps de foration(Tf) H 1,48 4,50 1,55 4,30 3,70 4,90 1,70 1,83 Temps d'altération (Ta) H 1,13 1,11 0,45 0,83 1,70 0,68 1,00 0,86 Temps de socle (Ts) H 0,35 3,38 1,10 3,46 2,03 4,21 0,75 0,96 Temps d'équipement (Te) H 13,52 30,5 8,45 15,7 6,3 10,1 8,3 8,17 Temps d'installation (Ti) H 0,50 1,83 1,00 0,50 0,50 0,50 1,00 0,50 Temps de repli (Tr) H 0,50 0,75 0,50 0,75 0,50 0,50 0,50 0,50 Temps de déplacement (Td) H 0,25 4,00 1,33 3,00 1,50 3,00 3,50 0,00 7-avr-08 9-avr-08 13-avr-08 14-avr-08 16-avr-08 16-avr-08 18-avr-08 19-avr-08

Période d'exécution j/m/a au Au Au au Au Au Au Au 8-avr-08 12-avr-08 13-avr-08 15-avr-08 16-avr-08 17-avr-08 18-avr-08 20-avr-08

Nbre de poste U 1,5 3,5 1,0 2,0 1,0 1,5 1,0 1,5 Distance entre les site 0,1 km 231 km 20 km 18 km 16 km 59 km 113 km 90 km



Suite du tableau. SITUATION DES TRAVAUX - PDRD Yako / BOAD

ATELIER HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

VILLAGE

Gou

rbar

é -

Gou

rbar

é

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le

Our

o- Y

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Tano

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xxx

x

Bilin

ga -

Eco

le

N° Ordre - F 9 F 10 F 11 F 12 F 13 F 14 F 15 Prof. Forée m 81,9 77,36 86,4 86,33 50,39 99,83 50,36 Prof. Forée – altérités m 49,49 35,55 67,49 28,52 26,98 29,47 38,8 Prof. Forée – socle m 32,41 41,81 18,91 57,81 23,41 70,36 20,56 Temps total (Tt) h 23,25 11,33 18,25 18,50 12,00 12,25 16,75 Temps de travail (Tw) h 20,00 10,00 15,00 15,00 10,00 10,00 15,00 Temps de foration (Tf) h 3,00 3,68 2,11 3,45 1,26 5,70 2,20 Temps d'altération (Ta) h 1,00 0,68 1,56 0,85 0,55 0,51 0,93 Temps de socle (Ts) h 2,00 3,00 0,55 2,60 0,71 5,23 1,26 Temps d'équipement (Te) h 17 6,32 12,89 11,55 8,74 4,3 12,8 Temps d’installation (Ti) h 0,50 0,50 1,00 1,00 1,00 0,50 0,50 Temps de repli (Tr) h 0,75 0,50 0,50 0,50 1,00 0,75 0,50 Temps de déplacement (Td) h 2,00 0,33 1,75 2,00 0,00 1,00 0,75 21-avr-08 23-avr-08 24-avr-08 25-avr-08 27-avr-08 28-avr-08 29-avr-08

Période d'exécution j/m/a au Au Au au Au Au Au 22-avr-08 23-avr-08 25-avr-08 26-avr-08 27-avr-08 28-avr-08 30-avr-08

Nbre de poste u 2,0 1,0 1,5 1,5 1,0 1,0 1,5 Distance entre les sites 4 km 5 km 5 km 5 km 30 km 35 km 3 km

- Le temps total (Tt) est le temps qui couvre le temps de travail, d’installation, de repli et du

déplacement : (Tt) = Tw + Ti + Tr + Td.



- Le temps de travail (Tw) est le temps de foration (altérités et socle) et d’équipement de

l’ouvrage (mise en place des tubages, gravillonnage, extraction des tubages provisoires

etc…) (Tw) = Tf + Te

- Le temps de foration (Tf) représente le temps ou la sondeuse mis à niveau commence

la foration au trillâme jusqu’à la fin de la foration au marteau fond de trou .

(Tf) = Ta + Ts

-Le temps d’altération (Ta) : le temps de foration de la couche altéré au rotary à l’ai

ou à la boue .

- Le temps de socle (Ts) : le temps de foration des terrains durs consolidés au MFT.

- Le temps d’équipement (Te) : le temps de remontée du train de tige, de descente des

. tubages (équipement et provisoire de soutènement), de mise en place du massif filtrant

le remblayage de l’espace annulaire et d’extraction de la colonne provisoire de

soutènement.

- Le temps de repli (Tr) le temps de démontage de l’atelier en fin de travaux.

- Le temps de déplacement (Td) le temps de repli de l’atelier le prochain site à forer.

- Le poste correspond à un (1) jour de travail sur un forage:

- Le travail sur un forage comprends : l’installation, la foration, l’équipement, le

démontage de l’atelier et le repli (déplacement sur le prochain site).

L’analyse du tableau nous révèle que :

-le temps mis pour la réalisation du forage est extrêmement supérieur au temps de foration

réel. On constate donc une perte de temps significatif au niveau de l’équipement et des

manoeuvres (vissage de tige, retrait de tige, descente de tubage provisoire, retrait de

tubage).

Les forages dont le temps mis en altération est supérieur au temps mis en zone de socle

présentent des manquement sur le plan de la technique de réalisation si la profondeur

d’altération est inférieure à la profondeur du socle: exemple le forage de Guilan

Manegidoyiri du 18 /04/08. On constate que la profondeur du forage est faible ; 59, 33m.

Le temps mis en zone d’altération est d’1heure, celle de la zone de socle est de 45minutes.

Or l’épaisseur d’altération est inférieure à celle de socle (27,17 et 32, 16). Cela signifie

que la technique utilisée pour la foration en altération n’est pas bonne. Ils ont utilisé



comme fluide de circulation de l’air au lieu de la boue sur un terrain non consolidé d’où

des problèmes d’éboulement qui jouent sur la vitesse d’avancement.

En général, le temps mis en zone d’altération est inférieur à celui en zone de socle, du .

fait de la dureté de la roche saine qui constitue le socle

- au niveau du temps de déplacement, on remarque des pertes de temps considérables

pour parcourir de petites distances. Cela est du à l’état des routes. Exemple, le temps entre

Ouro Yarce et Tilli Sanebila est de 1h 45 mn pourtant la distance est de 5km de même

que entre Tilli Sanebila et Banwogo Yargo, est de 2 h, la distance étant de 5km. Cela

s’explique par le fait que très souvent, on ne connaît pas le lieu du prochain site d’où

obligation de se renseigner au prés des villageois qui n’ont pas le sens de l’orientation. En

plus, la route empruntée peut s’avérer impraticable. On est donc obligé de faire des

détours pour trouver une bonne route, ce qui engendre une perte énorme de temps et de

carburant.

Notons aussi que le temps de déplacement entre Sossou -Bissiguin et Courbaré-Courbare

Banwoga-yorgo et Tanouguin est marqué nul parce que ces déplacements ont été effectués la

nuit,ce qui est formellement interdit.

Le forage de Banwoga-yorgo est terminé à 17h 30mn, plus le temps de repli 1h, ce qui fait

18h30mn. Il doivent dormir sur ce site. Donc le prochain forage ne peut débuter qu’après 8h

parce qu’ils doivent se déplacer sur le nouveau site et s’y installer avant de commencer les

travaux. Pourtant, ils ont débuté à 7h 02mn.



Tableau 7 : Ratio en pourcentage des différents temps par rapport au temps total pour chaque forage SITUATION DES TRAVAUX - PDRD Yako / BOAD

ATELIER HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

VILLAGE - Pi

rgo

- B

alon

go R

opal

in N

°2

Tita

o -

Tog

uin

Youb

a -

Air

e d'

abat

tage

Wat

tinoo

ma

- S

absi

n

Sate

ngua

- B

agod

ogo

Bidi

- I

koud

in

Gui

lan

- M

anég

idoy

iri

Sous

sou

- B

issi

guin

N° Ordre - F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8 Tps total en % h 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 Tps de travail en % h 92,30 84,17 77,94 82,47 80,00 78,94 68,96 90,90 Tps de foration en % h 9,10 10,82 12,08 17,73 29,60 25,78 11,72 16,63 Tps d'altération en % h 6,95 2,66 3,50 3,42 13,60 3,57 6,89 7,81 Tps de socle en % h 2,15 8,12 8,57 14,26 16,24 22,15 5,17 8,72 Tps d'équipement en % h 83,20 73,35 65,86 64,74 50,40 53,15 57,24 74,27 Tps d'intallation en % h 3,07 4,40 7,79 2,06 4,00 2,63 6,89 4,54 Tps de repli en % h 3,07 1,80 3,89 3,09 4,00 2,63 3,44 4,54 Tps de déplacement en % h 1,53 9,60 10,36 12,37 12,00 15,78 24,13 0,00 7-avr-08 9-avr-08 13-avr-08 14-avr-08 16-avr-08 16-avr-08 18-avr-08 19-avr-08

Période d'exécution j/m/a Au Au Au Au Au au Au Au 8-avr-08 12-avr-08 13-avr-08 15-avr-08 16-avr-08 17-avr-08 18-avr-08 20-avr-08

Nbre de poste u 1,5 3,5 1,0 2,0 1,0 1,5 1,0 1,5

Distance entre les sites 0,1 km 231 km 20 km 18 km 16 km 59 km 113 km 90 km



Suite tableau. SITUATION DES TRAVAUX - PDRD Yako / BOAD

ATELIER HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

VILLAGE - G

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Eco

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Bilin

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Eco

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N° Ordre - F 9 F 10 F 11 F 12 F 13 F 14 F 15 Tps totale en % h 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 Tps de travail en % h 86,02 88,26 85,71 81,08 83,33 80,00 89,55 Tps de foration en % h 12,90 32,48 12,05 18,64 10,50 46,53 13,13 Tps d'altération en % h 4,30 6,00 8,91 4,59 4,58 4,08 5,55 Tps de socle en % h 8,60 26,47 3,41 14,05 5,91 41,84 7,52 Tps d'équipement en % h 73,11 55,78 73,65 62,43 72,83 34,40 76,41 Tps d'installation en % h 2,15 4,41 5,71 5,40 8,33 4,00 2,98 Tps de repli en % h 3,22 4,41 2,85 2,70 8,33 6,00 2,98 Tps de déplacement en % h 8,60 2,91 10,00 10,81 0,00 8,00 4,47 21-avr-08 23-avr-08 24-avr-08 25-avr-08 27-avr-08 28-avr-08 29-avr-08

Période d'exécution j/m/a au Au Au Au Au au au 22-avr-08 23-avr-08 25-avr-08 26-avr-08 27-avr-08 28-avr-08 30-avr-08

Nbre de poste u 2,0 1,0 1,5 1,5 1,0 1,0 1,5 Distance entre les sites 4 km 5 km 5 km 5 km 30 km 35 km 3 km

Le ratio moyen des différents temps par rapport au temps total par forage se présente

comme suit :

Temps moyen de travail = 83,30%

Temps moyen de foration = 18,64%

Temps moyen d’altération = 5,76%

Temps moyen de socle = 12,87%

Temps moyen d’équipement = 28,86%

Temps moyen de manœuvre = 36,52%



Temps moyen d’installation = 3,55%

Temps moyen de repli = 3,73%

Temps moyen de déplacement = 8,70%

Ces ratios prouvent vraiment une perte de temps énorme au niveau des manœuvres et de

l’équipement des forages.

Le temps des manœuvres assez long (36,52%) est lié surtout à la conception de la

machine qui tient compte de la sécurité du personnel. Par contre celle de l’équipement

(28,86) est due à une mauvaise organisation du travail.

Le temps d’installation et de repli est de l’ordre de 3,5%, ce qui est une proportion

acceptable par rapport au temps total.

Le temps de déplacement est de 8,7% ; ce ratio est du au mauvais état des voies et à la non

connaissance des prochains sites.

En dehors de l’analyse issue des tableaux, il faut noter aussi certains constats que nous

avons faits sur le terrain.

-Sur certains sites, le point choisi par l’étude géophysique n’est pas accessible par la

sondeuse, ce qui cause une perte de temps énorme à l’équipe de foration pour

l’installation.

- Nous avons constaté la non vérification des consommables (PVC, gravier, crépine et

l’eau) sur le camion d’accompagnement et dans la citerne. Ce qui cause parfois l’arrêt du

chantier pour l’approvisionnement de ses consommables à la base, d’où une perte de

temps et de carburant.

Forafrique Internationale au Burkina a mis en place un dispositif qui entre en ligne de

compte dans l’amélioration du rendement des chantiers de forage. Entre autres, on a

l’installation de radios dans le camion compresseur (atelier de forage) et dans le camion

servising (atelier servising) qui permettent un lien constant entre les deux ateliers et la

base Ouaga. Ceci, en vue d’une meilleure organisation du travail. On a aussi le camion

d’approvisionnement qui sert de lien entre les bases secondaires et la base principale

(Ouaga). Le camion d’approvisionnement fournit tout les consommables dont l’équipe de

foration a besoin pour la réalisation des forages dans le temps.



IV. Recommandations pour un rendement efficient

Au vu des informations fournies par cette analyse, nous formulons des recommandations qui

vont dans le sens de l’amélioration du rendement des chantiers.

Au plan sécuritaire :

Le port du casque et de chaussures de sécurité devrait être une obligation sur le chantier ; la

zone d’activité devrait être toujours balisée, pour éviter que des personnes ne faisant pas

partie de l’équipe de foration aient accès au lieu pour éviter tout accident.

Au plan de l’exécution des travaux. :

Des mesures strictes devraient être prises pour éviter les déplacements de nuit. A cet effet, la

responsabilité de toute l’équipe de foration devrait être engagée, en particulier celle du chef

d’équipe en cas d’accident.

Pour l’optimisation du temps perdu pour l’équipement du forage, il faudrait que pendant sa

réalisation, dès le premier essai de débit s’il est supérieur à 700 litres (700 litres signifie

forage positif), que deux manœuvres procèdent à la descente des tubages, crépines, et à leur

nettoyage en même tant que la foration continue.

On constate que les ouvriers en foration ont tendance à forer à l’air en altération, ce qui cause

très souvent des éboulements. Il faudrait donc les sensibiliser à avoir le réflexe de la foration à

la boue en altération, au lieu de perdre le temps quand ils sont en pleins travaux pour cause

d’éboulement (obligés d’arrêter la foration, creuser le bac à boue, avant de reprendre).

Il faut toujours vérifier l’état du taillant avant de l’introduire dans le trou. Car s’il est usé, la

vitesse d’avancement devient très réduite même si les paramètres mécaniques et hydrauliques

son respectés. Vérifier aussi les consommables et l’eau sur le camion d’accompagnement et

dans la citerne pour éviter des ruptures en pleins travaux. Pour cela, il faut une

responsabilisation des membres de l’équipe ou responsabiliser un magasinier de chantier.

Nous préconisons l’octroi de pick up sur le chantier, chose qui permettra l’optimisation du

temps et du carburant (le chauffeur de la citerne pourrait utiliser la pick up pour une



reconnaissance des prochains sites. Et initier les bénéficiaires du forage à creuser le bac à

boue avant l’arrivée de l’équipe de foration).

En somme, il faut un suivi technique, financier, journalier des chantiers. Donc une nécessité

de développer un système de suivi journalier et hebdomadaire des chantiers. Nous proposons

ce modèle de tableau Excel qui fait ressortir :

- le Métrage total forer.

- le temps de travail.

- le mètre/poste qui est un indicateur d’avancement des chantiers.

Le tableau de suivi journalier est en annexe

. Tableau 8 : de suivi hebdomadaire des chantiers

Semaine TOTAL 1 2 3 4

Période 07 au 13 avril 14 au 20 avril 21 au 27 avril 28 avril au 04 mai

Total trous U 15 3 5 5 2 Positifs U 12 3 3 5 1 Négatifs U 3 2 1 Taux de succès % 70 ,75% 100% 33% 100% 50% Métrage Total foré + alésage dans le socle Ml 1313 ,22 205,03 403,74 531,74 172,71 Métrage foré – altérites Ml 622,75 110,30 178,65 278,01 55,79 Métrage foré – socle Ml 690,47 94,73 225,09 253,73 116,92 Proportion altérites % 45,5% 54% 44% 52% 32% Proportion socle % 54,5% 46% 56% 48% 68% Nbre de postes U 20 4 6 7 3 Tps de travail U 210 40 60 80 30 Mètres/Poste Mpp 63 51 67 76 58 Mètres/Heure Mph 6,06 5,13 6,73 6,65 5,76 Tps de panne H 0 0 0 0 0 CA 106 F CFA

Le tableau de suivi hebdomadaire des chantiers permettra à la direction des opérations de

Forafrique International BURKINA de faire les points sur les travaux en cours. En effet, le

tableau permet d’avoir une situation sur le métrage total foré par semaine, qui est un

indicateur de l’évolution des travaux. En plus, elle donne surtout le mètre/poste et le

mètre/heure.



-Le mètre/poste, nous ramène au nombre de mètre creusé en une journée de travail. Elle

permet donc, d’évaluer le rendement de l’équipe de foration.

-Le mètre/heure, quand à lui, nous ramène au nombre de mètre creusé par heure. Elle permet

de voir la vitesse d’avancement de la foration , elle permet aussi, de porter un jugement sur la

technique utilisée pour l’exécution.

En dehors de ces paramètres, on à le temps de panne, qui est intégré dans le tableau pour un

meilleur suivi des chantiers.



CONCLUSION

Pour notre étude, nous avons effectué des travaux sur le terrain durant un mois avec l’équipe

de foration de Forafrique Internationale- Burkina dans la zone de Ouahigouya où nous avons

acquits des connaissances pratiques dans la réalisation des forages et la gestion des chantiers

de forage.

Il ressort de cette étude que la mobilisation des eaux souterraines par les forages est un

domaine assez répandu au Burkina Faso. En effet, bon nombre d’entreprises se sont lancées

dans le domaine de la réalisation de forages. Mais vu la configuration géologique du pays

constitué à grande partie de socle dont la structure exige l’utilisation de plusieurs techniques

de foration (le rotary et le marteau fond de trou). La plupart des sociétés oeuvrant dans le

domaine n’utilisent pas les techniques et les matériaux adéquats pour la conception desdits

forages. Ce qui est un facteur qui limite leur rendement économique et joue sur la pérennité

de l’ouvrage. Ces ouvrages étant réalisés en zone rurale loin des bases, une bonne gestion des

chantiers s’avère donc indispensable. Pour Forafrique Internationale- Burkina, la gestion des

chantiers pose d’énormes problèmes à la direction des opérations puisque les équipes de

forage sur le terrain ont très souvent des lacunes organisationnelles et d’initiative. La direction

des opérations doit à tout moment se rendre sur ces sites pour y résoudre les problèmes

rencontrés. Pour cela, nous préconisons une formation périodique à la gestion des chantiers au

profit des différents chefs d’équipes et une mise en œuvre des recommandations issues de

notre étude.



Références bibliographiques

Le forage d’eau – Guide pratique : Albert MABILLOT

Technologie moderne de forage : Stanislav KARLIC

Pratique du forage d’eau : Robert LAUGA

Cours hydrogéologie et ouvrages de captage : Babacar DIENG

Dossier technique et sécurité : groupe FORACO

Site Web

www.catrasol.fr

www.foraco.fr



Annexes



Annexe1

Les outils de forage : forage au rotary.



Tubage et accessoires



Annexe2 Exemple de fiche de forage utilisé pour concevoir le tableau d’analyse des temps des forages réalise en mois avril



Annexe 3 Tableau 8 : de un suivi technique, financier, journalier des chantiers. SITUATION DES TRAVAUX - PDRD Yako / BOAD

ATELIER HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

VILLAGE -

Pirg

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N°2

Tita

o -

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uin

You

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sou

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issi

guin

N° Ordre - F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8 Prof. Forée m 81,83 99,89 68,38 104,33 77,33 99,89 59,33 81,83 Prof. Forée & alésage socle m 81,83 199,78 68,38 104,33 77,33 99,89 59,33 81,83 Prof. Equipée m 99,39 Prof. Forée - altérites m 55,15 51,76 26,97 28,82 31,42 39,50 27,17 49,42 Prof. Forée - altérites en alésage m 0,00 51,76 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Prof. totale forée - altérite m 55,15 103,52 26,97 28,82 31,42 39,50 27,17 49,42 Prof. Forée – socle m 26,68 48,13 41,41 75,51 45,91 60,39 32,16 32,41 Prof. Forée - socle en alésage m 0,00 48,13 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Prof. totale forée - socle m 26,68 96,26 41,41 75,51 45,91 60,39 32,16 32,41

Productivité du forage " + ou - " positif positif positif négatif positif négatif positif positif

Tubes Pleins m 67,98 73,90 51,62 0,00 60,57 0,00 48,39 67,98 Tubes Crépinés m 14,55 26,19 17,46 0,00 17,46 0,00 11,64 14,55 Bouchon de pied u 1,00 1,00 1,00 0,00 1,00 0,00 1,00 1,00

Gravier l 340,00 1 300,00 400,00 0,00 400,00 0,00 680,00 400,00

Gravier m 21,83 48,39 29,38 0,00 28,83 0,00 20,33 25,83

Débit air-lift m3/h 2,25 5,00 4,50 0,00 0,75 0,00 0,77 4,50 Niveau Statique m 7-avr-08 9-avr-08 13-avr-08 14-avr-08 16-avr-08 16-avr-08 18-avr-08 19-avr-08

Période d'exécution j/m/a au au Au Au au au Au Au 8-avr-08 12-avr-08 13-avr-08 15-avr-08 16-avr-08 17-avr-08 18-avr-08 20-avr-08

Nbre de poste u 1,5 3,5 1,0 2,0 1,0 1,5 1,0 1,5 Tps de travail h 15 35 10 20 10 15 10 15 Pannes h 0 0 0 0 0 0 0 0 Semaine N° 15 15 15 16 16 16 16 16



Suite du tableau SITUATION DES TRAVAUX - PDRD Yako / BOAD

ATELIER HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

HV 2005

VILLAGE -

Gou

rbar

é -

Gou

rbar

é

Rék

o -

Eco

le

Our

o- Y

arcé

- E

l Had

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ri

Till

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Sane

bila

Ban

wog

o -

Yar

go

Tan

ougu

in -

xxx

x

Bili

nga

- E

cole

N° Ordre - F 9 F 10 F 11 F 12 F 13 F 14 F 15 Prof. Forée m 81,90 77,36 86,40 86,33 50,39 99,83 59,36 Prof. Forée & alésage socle m 81,90 77,36 86,40 86,33 50,39 99,83 59,36 Prof. Equipée m Prof. Forée - altérites m 49,49 35,55 67,49 28,52 26,98 29,47 38,80 Prof. Forée - altérites en alésage m 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Prof. totale forée - altérite m 49,49 35,55 67,49 28,52 26,98 29,47 38,80 Prof. Forée - socle m 32,41 41,81 18,91 57,81 23,41 70,36 20,56 Prof. Forée - socle en alésage m 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Prof. totale forée - socle m 32,41 41,81 18,91 57,81 23,41 70,36 20,56

Productivité du forage " + ou - " positif positif positif positif positif négatif positif

Tubes Pleins m 70,96 69,33 75,46 69,57 36,54 0,00 48,82 Tubes Crépinés m 11,64 8,73 11,64 17,46 14,55 0,00 11,64 Bouchon de pied u 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,00 1,00 Gravier l 240,00 300,00 260,00 400,00 280,00 0,00 240,00 Gravier m 19,90 17,36 18,91 26,33 23,39 0,00 20,36

Débit air-lift m3/h 0,64 1,64 1,29 1,09 0,59 0,00 0,50 Niveau Statique m 21-avr-08 23-avr-08 24-avr-08 25-avr-08 27-avr-08 28-avr-08 29-avr-08

Période d'exécution j/m/a au au au au au au au 22-avr-08 23-avr-08 25-avr-08 26-avr-08 27-avr-08 28-avr-08 30-avr-08

Nbre de poste u 2,0 1,0 1,5 1,5 1,0 1,0 1,5 Tps de travail h 20 10 15 15 10 10 15 Pannes h 0 0 0 0 0 0 0 Semaine N° 17 17 17 17 17 18 18 4 km 5 km 5 km 5 km 30 km 35 km 3 km

liste des photos et graphiques

Documents