Crépines pré-gravillonnées : quand une crépine remplie en usine remplace un massif filtrant

Double crépine pré-gravillonnée : construction, choix des billes de verre et de la fente, cas où elle remplace un massif filtrant en drainage et rabattement.

Par Serkan İnkaya, Mert Aytünür, Ümit Can Özer, ADEN Wedge Wire · 22 octobre 2026 · 14 min de lecture

Crépines pré-gravillonnées : la réponse en bref

Une crépine pré-gravillonnée (pre-pack) est constituée de deux crépines concentriques en fil profilé, entre lesquelles une couche de matériau filtrant calibré, généralement des billes de verre ou de céramique, est remplie et enfermée en usine. On l'utilise lorsqu'un massif filtrant est difficile à mettre en place ou qu'il n'y a pas la place pour lui : forages étroits, puits de drainage, de récupération et de rabattement, et rééquipement d'anciens puits.

Cet article traite des crépines pré-gravillonnées pour les forages d'eau et les puits de drainage, de dépollution et de rabattement. Les crépines pré-gravillonnées de contrôle des sables pour le pétrole et le gaz sont un produit différent, avec leur propre processus de qualification, et ne sont abordées que brièvement.

Construction d'une crépine pré-gravillonnée

De l'extérieur vers l'intérieur, une section pré-gravillonnée comprend :

• une crépine extérieure à fente continue en fil profilé, avec un fil en V enroulé sur des barres longitudinales (génératrices) et soudé par résistance à chaque croisement ;
• le matériau filtrant, rempli dans l'intervalle entre les deux crépines ;
• une crépine intérieure en fil profilé de même construction ;
• des plaques d'extrémité supérieure et inférieure soudées en travers de l'intervalle pour le fermer, ainsi que le raccord (bague à souder, filetage ou autre type de manchon).

Dans les conceptions publiées à double crépine, les deux crépines ont la même fente, choisie pour retenir la bille la plus fine. Le matériau est versé pendant que la crépine est en position verticale, puis celle-ci est vibrée pour que les billes se tassent sans laisser de vides ; les extrémités sont ensuite fermées par soudure. Les conceptions de catalogue maintiennent l'intervalle entre les crépines à environ 25 à 27 mm sur toute la gamme de dimensions, d'environ 60 mm à environ 460 mm de diamètre intérieur. Un massif filtrant mis en place sur chantier est normalement dimensionné pour une épaisseur de 50 à 125 mm, l'optimum habituel étant d'environ 75 mm.

Le flux va de l'extérieur vers l'intérieur. L'eau traverse la fente extérieure, la couche de billes, puis la fente intérieure, et la pompe se trouve dans l'alésage de la crépine intérieure. Comme la fente du fil en V extérieur s'élargit vers l'intérieur, un grain qui franchit la fente ne s'y coince pas.

Crépine pré-gravillonnée ou massif filtrant : les principales différences

Le filtre d'une crépine pré-gravillonnée est donc plus mince mais très uniforme, et comme il n'est jamais mis en place dans le trou, il ne peut ni se ségréger ni former de ponts pendant la mise en place. Un massif filtrant offre une plus grande épaisseur de filtre et peut être corrigé plus tard, mais il exige un espace annulaire et une bonne pratique de mise en place pour fonctionner.

Quand une crépine pré-gravillonnée se justifie

Nous voyons des crépines pré-gravillonnées prescrites surtout dans les situations suivantes :

1. Le forage est trop petit pour un véritable massif filtrant. Si l'espace annulaire ne permet pas l'épaisseur de conception d'environ 75 mm, une crépine pré-gravillonnée apporte malgré tout un filtre défini autour de la crépine.
2. La mise en place du gravier est difficile ou peu fiable, par exemple dans un trou profond et étroit, dans une formation qui s'éboule, ou lorsque la méthode de forage ne laisse pas d'espace annulaire propre.
3. Puits de drainage et de récupération, où l'entreprise de forage veut une installation rapide sans étape de gravillonnage séparée.
4. Drains horizontaux ou inclinés, où un massif filtrant pompé est difficile à répartir uniformément autour de la crépine.
5. Rééquipement d'un puits existant, où une crépine plus petite est posée à l'intérieur de l'ancien tubage et où il est impossible de placer un massif entre les deux.

Les données de catalogue publiées attribuent aussi à la construction à double crépine une résistance à l'écrasement supérieure à celle d'une crépine simple de même dimension. C'est plausible, puisque deux crépines soudées et une couche de billes compactée reprennent la charge ensemble, mais toute valeur de résistance à l'écrasement pour une crépine donnée doit provenir d'un calcul spécifique au projet. Nous ne communiquons pas de valeur d'écrasement sans ce calcul.

Avant de choisir cette solution, pesez ses limites :

• Le filtre est mince. Si la granulométrie de l'aquifère est étalée ou si le puits est exploité à fort débit, une couche de billes de 25 mm offre moins de réserve qu'un massif filtrant de 75 mm.
• Si la couche de billes est colmatée par des fines, par le fer ou par colmatage biologique, elle ne peut être ni lavée ni remplacée en place. La section doit être remontée.
• Une crépine pré-gravillonnée est plusieurs fois plus lourde au mètre qu'une crépine simple de dimension comparable, et sa fabrication demande plus de matière et beaucoup plus de main-d'œuvre. Prévoyez un prix au mètre plus élevé.
• Le forage doit toujours laisser passer le plus grand diamètre extérieur, qui est généralement celui du manchon et non celui du corps de crépine.

Choisir le remplissage : billes de verre, céramique ou sable

Les billes de verre sont le remplissage courant pour les travaux d'eau et de drainage. Elles sont rondes et très uniformes, avec un coefficient d'uniformité (D60 / D10) d'environ 1,5, contre environ 2,5 pour un bon massif de gravier calibré. Un remplissage uniforme présente une plage étroite de tailles de pores, ce qui permet d'ajuster la fente au plus près. Des billes de céramique sont également utilisées, et certaines crépines pré-gravillonnées de catalogue emploient un matériau céramique sans résine, moins sujet au biofilm et à l'entartrage que les remplissages liés par une résine.

La taille des billes se choisit de la même manière que la granulométrie d'un massif filtrant, à partir de l'analyse granulométrique de la couche aquifère la plus fine située face à la crépine :

1. Prenez le D30 de l'aquifère, c'est-à-dire la taille correspondant à un passant de 30 % de l'échantillon.
2. Multipliez-le par un rapport massif/aquifère. Les recommandations publiées divergent : le National Engineering Handbook du NRCS américain donne 4 à 9, un ouvrage de référence très utilisé sur la conception des puits d'eau donne 3 à 8, et un fabricant travaille avec 4 à 6. Les rapports bas conviennent aux sables fins et uniformes ; les rapports élevés aux sables grossiers ou mal triés.
3. Choisissez une classe de billes dont le D30 se situe dans cette plage.
4. Choisissez la fente de façon qu'elle retienne la bille la plus fine de la classe.

Méthode complète, avec le cas du massif filtrant traité en détail : choix de l'ouverture de fente et du massif filtrant.

Choisir l'ouverture de fente

Avec des billes de verre, la fente doit retenir la totalité du matériau, et non 90 % comme avec du gravier. Un catalogue publié associe ses classes de billes standard aux fentes ci-dessous (valeurs converties depuis les pouces, arrondies).

Dans chaque ligne, la plus petite bille est nettement plus grande que la fente, d'environ 1,1 à 1,6 fois. À titre d'illustration : un aquifère avec un D30 de 0,35 mm et un Cu de 2,2 est un sable fin et uniforme. Avec un rapport de 4 à 6, le D30 du massif doit être de 1,4 à 2,1 mm. Une classe de billes de 1,5 à 2,0 mm se situe dans cette plage, et une fente de 1,0 mm la retient entièrement. Une demande pour un puits de drainage que nous avons traitée cette année portait exactement sur cette combinaison, fente de 1,0 mm avec billes de 1,5 à 2,0 mm ; une autre portait sur une fente de 2,75 mm avec des billes de 3,5 à 4,0 mm, selon la même règle. Il s'agit d'une illustration : la conception réelle part de votre propre courbe granulométrique.

La deuxième vérification porte sur la surface ouverte. Pour le fil profilé, elle vaut s / (s + w) x 100, où s est la fente et w la largeur du fil en tête. À fente égale, la crépine extérieure d'une crépine pré-gravillonnée a souvent une surface ouverte (coefficient d'ouverture) plus faible que la crépine intérieure ; nous vérifions donc la vitesse d'entrée sur la crépine extérieure, normalement par rapport à 3 cm/s. Vous pouvez tester des combinaisons de fil et de fente avec notre calculateur de surface ouverte.

Puits de drainage, de récupération et de dépollution

Les puits de drainage des zones de stockage de carburant et des cuvettes de rétention de parcs de réservoirs, ainsi que les puits de récupération sur sites pollués, sont les applications où les crépines pré-gravillonnées trouvent le plus souvent leur place, et les mêmes questions reviennent à chaque fois.

Choisissez la nuance d'inox à partir de l'analyse d'eau, en commençant par les chlorures. Les recommandations du Nickel Institute pour un pH neutre à température ambiante placent la limite en chlorures à environ 200 ppm pour le 304, 1 000 ppm pour le 316 et 3 600 ppm pour le duplex 2205. Indiquez-nous si l'eau contient des hydrocarbures, des solvants ou d'autres polluants, afin que nous puissions vérifier le métal et les éventuelles pièces non métalliques de la colonne de tubage et de crépines pour ces conditions d'utilisation. Plus d'informations sur les nuances dans notre article sur les crépines de puits en acier inoxydable et sur notre page Matériaux.

Une crépine inox raccordée directement à un tubage en acier au carbone dans un terrain saturé provoque une corrosion galvanique de l'acier au carbone. Utilisez un manchon diélectrique (isolant) entre les deux ou, au minimum, prévoyez-en un.

Le diamètre intérieur de la crépine intérieure est fixé par la pompe, le capteur ou l'écrémeur qui doit y être logé, avec du jeu. Maintenez la vitesse ascensionnelle dans la crépine à environ 1,5 m/s au maximum.

Une section de 6 m n'entre pas dans un conteneur 20 pieds (longueur intérieure 5,898 m). Pour le fret maritime en caisse, nous limitons les longueurs nettes à environ 5,7 m dans un conteneur 20 pieds, et les sections plus longues partent en conteneur 40 pieds. Si vous souhaitez une crépine d'une seule pièce, dites-le tôt, car cela détermine à la fois la fabrication et le transport.

Des puits de dépollution horizontaux sous des parcs de réservoirs ont été équipés de crépines en acier inoxydable. Les corps de crépine à fil enroulé sont conçus pour être suspendus en traction, et non pour être poussés en compression axiale ; une mise en place par tirage dans un forage horizontal exige donc de vérifier le cheminement des efforts à travers les barres et les assemblages. Dans le pétrole et le gaz, des crépines pré-gravillonnées minces pour puits horizontaux sont proposées avec un fil extérieur plus robuste pour les puits à faible rayon de courbure et une chemise de protection perforée en option contre les dommages pendant la descente dans le puits, avec un jeu annulaire minimal recommandé d'environ 0,75 po (19 mm). La même prudence s'applique aux longs drains horizontaux.

Puits de rabattement

Les puits de rabattement sont temporaires, mais la crépine reçoit tout de même des fines de la formation, et une crépine pré-gravillonnée fait gagner le temps de mise en place d'un massif dans chaque trou. Si les crépines doivent être retirées et réutilisées sur le chantier suivant, dites-le-nous dès la demande. Le retrait fait porter tout le poids de la colonne sur les barres longitudinales et les manchons ; la résistance à la traction, qui dépend du nombre et de la taille des barres, compte donc davantage que dans un puits permanent.

Normes

Pour les puits d'eau, la norme allemande en vigueur pour les crépines à fil enroulé est la DIN 4900-2:2017 ; la DIN 4935, que d'anciens cahiers des charges citent encore, a été retirée en 2017. Nous fabriquons les crépines pré-gravillonnées selon les plans et spécifications du client, et les certificats matière (EN 10204 type 3.1) sont fournis avec les crépines. Les crépines pré-gravillonnées de contrôle des sables pour les complétions pétrolières et gazières sont qualifiées selon l'ISO 17824 / API Spec 19SS ; il s'agit d'une filière produit distincte, qui n'est pas celle décrite dans cet article.

Ce qu'il faut nous envoyer pour un devis de crépine pré-gravillonnée

• analyse granulométrique de l'aquifère ou de la formation, au moins de la couche la plus fine située face à la crépine ;
• diamètre de foration et profondeur du puits, et plage de profondeur de la section crépinée ;
• diamètre intérieur requis, ou pompe ou capteur devant y être logé ;
• longueur de crépine, nombre de sections et plus grande longueur d'un seul tenant que vous pouvez manutentionner ;
• analyse d'eau : pH, chlorures, H2S, fer, et présence éventuelle d'hydrocarbures ou d'autres polluants ;
• matériau du tubage et type de raccord (bague à souder, filetage, bride), et puits vertical, incliné ou horizontal ;
• débit prévu, et réutilisation éventuelle des crépines après retrait.

Si vous disposez déjà d'une référence de catalogue ou d'un plan d'un autre fournisseur, envoyez-le également. Nous travaillons à partir des dimensions, de la fente et de la classe de billes, pas du nom du produit. Voir aussi crépines de puits et la présentation des types de crépines dans Types de crépines de puits comparés.

Envoyez-nous vos données

ADEN Wedge Wire est un fabricant de grilles en fil profilé (wedge wire) basé à Istanbul, en Turquie, avec un bureau européen à Sindelfingen, en Allemagne. Envoyez-nous la courbe granulométrique, le diamètre de foration et la pompe que vous prévoyez d'utiliser. Nous répondons sous 24 heures, puis nous vous envoyons une proposition qui précise la taille des billes et l'ouverture de fente. Utilisez le formulaire de demande de devis ou écrivez à info@adenwedgewire.com.

Questions fréquentes

Références

1. National Engineering Handbook, Part 631, Chapter 32, Well Design and Spring Development, USDA Natural Resources Conservation Service
2. Recommandations sur les chlorures pour les aciers inoxydables, Nickel Institute
3. DIN 4900-2:2017, Brunnenfilter aus nichtrostendem Stahl, DIN
4. EN 10204:2004, Metallic products, types of inspection documents, CEN
5. ISO 668, Series 1 freight containers, ISO