Choisir l'ouverture de fente d'une crépine et le massif filtrant : guide pas à pas avec exemple de calcul

Choisir l'ouverture de fente d'une crépine par analyse granulométrique : D10, D30, D60, Cu, rapport massif/aquifère, tableau des slots et exemple de calcul.

Par Serkan İnkaya, Mert Aytünür, Ümit Can Özer, ADEN Wedge Wire · 19 octobre 2026 · 13 min de lecture

Ouverture de fente et massif filtrant : la réponse en bref

Dans un forage d'eau, l'ouverture de fente de la crépine se choisit à partir de l'analyse granulométrique du sable de l'aquifère, et non d'après un catalogue. Dans un puits développé naturellement, la fente retient environ 40-50 % du sable de l'aquifère. Dans un puits à massif filtrant, la fente retient 90 % du massif filtrant, et le massif est dimensionné à partir du D30 de l'aquifère.

Ce guide suit la démarche que nous appliquons lorsqu'une analyse granulométrique arrive avec une demande : lire la courbe, choisir entre développement naturel et massif filtrant, dimensionner le massif, choisir la fente, puis vérifier sur un exemple de calcul. Les ouvertures de fente des demandes que nous recevons vont de 0,2 mm à 2,75 mm, et certaines indiquent seulement « slot 20 » ; nous commençons donc par les numéros de slot.

Que signifie « slot 20 » ? Du numéro de slot aux millimètres

Le numéro de slot est la largeur de fente en millièmes de pouce. Une crépine « slot 20 » a une ouverture de 0,020 po, soit 0,51 mm. En Europe et dans la plupart des projets à l'export, la fente est donnée en millimètres ; il est donc utile d'avoir les deux.

Sur une crépine à fente continue en fil profilé (souvent appelée crépine de type Johnson), la fente est l'intervalle entre deux spires du fil en V, mesuré sur la face extérieure. Comme le fil en V se rétrécit vers l'intérieur, la fente s'élargit vers l'intérieur : un grain qui franchit la face extérieure ne reste pas coincé dans la fente.

Lire une analyse granulométrique pour un puits d'eau

Une analyse granulométrique donne le pourcentage de l'échantillon qui passe à travers chaque tamis. Reporté sur un axe logarithmique des tailles de grains, ce pourcentage donne la courbe granulométrique. Trois points de cette courbe font l'essentiel du travail :

• D10 : la taille de grain correspondant à un passant de 10 % de l'échantillon.
• D30 : la taille de grain correspondant à un passant de 30 %.
• D60 : la taille de grain correspondant à un passant de 60 %.

Le coefficient d'uniformité est Cu = D60 / D10. Un Cu faible signifie que les grains sont de tailles proches (sable uniforme) ; un Cu élevé signifie un large mélange de tailles.

La littérature sur les puits d'eau raisonne en « passant » (tamisat cumulé), comme ci-dessus. Le contrôle des sables dans le pétrole et le gaz utilise la convention de Coberly, où le D10 est la taille pour laquelle 10 % de l'échantillon est plus grossier (refus cumulé) : il se lit donc depuis l'autre extrémité de la courbe. Une règle de fente « 2 x D10 » tirée d'une publication pétrolière signifie tout autre chose qu'un D10 de puits d'eau. Si vous travaillez sur un puits de production plutôt que sur un puits d'eau, reportez-vous plutôt à notre article sur le choix de la méthode de contrôle des sables.

Prélevez des échantillons dans chaque couche aquifère qui sera crépinée. La conception se fait sur le matériau le plus fin qui se trouvera contre la crépine, et non sur un échantillon moyen.

Développement naturel ou massif filtrant ?

La première décision consiste à savoir si l'aquifère peut être développé naturellement (les fines sont pompées et le sable naturel plus grossier reste autour de la crépine comme filtre) ou s'il faut un massif filtrant artificiel. Règles du National Engineering Handbook du NRCS et pratique courante des fabricants de crépines :

Un massif permet aussi d'utiliser une fente plus grande que ce que l'aquifère seul permettrait, et une fente plus grande donne plus de surface ouverte sur la même crépine.

Ouverture de fente pour un puits développé naturellement

Pour un puits sans massif artificiel, la fente est choisie de sorte que la partie fine de l'aquifère passe pendant le développement et que la partie grossière forme des ponts à l'extérieur de la crépine. Les règles publiées concordent étroitement :

« Retient 40 % » et « laisse passer 60 % » désignent le même point de la courbe. Avec une crépine en acier inoxydable, la corrosion de la fente pose moins de problème, mais lorsqu'une incrustation est à prévoir, nous penchons du côté prudent.

Dimensionner le massif filtrant

Le massif filtrant (massif de gravier, gravier additionnel) se dimensionne avec le rapport massif/aquifère (rapport P-A) : le D30 du massif divisé par le D30 de l'aquifère. La procédure du NEH, étape par étape :

1. Tracez la courbe granulométrique de la couche aquifère la plus fine à crépiner.
2. Multipliez son D30 par le rapport P-A : x 4 pour un sable fin et uniforme (Cu inférieur à 3) ; x 6 pour un sable grossier et non uniforme ; jusqu'à x 9 pour un matériau très peu uniforme ou limoneux. On obtient le D30 du massif.
3. Tracez une courbe du massif passant par ce point, avec un Cu d'environ 2,5 ou moins.
4. Tracez autour de cette courbe un fuseau de +/- 8 %, qui fixe les limites admissibles de la granulométrie du massif.
5. Choisissez la fente de façon qu'elle retienne 90 % du massif.
6. Prescrivez des grains lavés, arrondis, durs et insolubles.

Le NEH fixe la limite inférieure du rapport à 4 (en dessous, le massif provoque davantage de perte de charge) et la limite supérieure à 9 (au-dessus, le massif devient instable). D'autres références donnent des plages un peu différentes : 3 à 8 dans les recommandations du Water Well Journal, 4 à 6 dans le manuel d'un fabricant américain de crépines. L'auteur du Water Well Journal avertit aussi qu'un rapport supérieur à 8 expose à un puits qui pompe du sable. En cas de doute, nous recommandons de rester entre 4 et 6.

Le matériau du massif compte autant que sa granulométrie et doit satisfaire aux exigences suivantes :

L'épaisseur est fixée par l'espace annulaire entre le forage et la crépine. Un massif plus épais qu'environ 125 mm (5 po) rend le développement plus difficile. Pendant la mise en place, le massif est descendu par un tube de gravillonnage (tube plongeur) ; la formation de ponts provient généralement d'un versement trop rapide, d'une circulation d'eau insuffisante, d'un gravier trop grossier pour l'espace annulaire ou d'obstacles comme les centreurs.

Ouverture de fente pour un puits à massif filtrant

Une fois la granulométrie du massif fixée, la fente est choisie pour retenir 90 % du massif, c'est-à-dire qu'elle correspond à peu près au D10 du matériau du massif. Pour les massifs en billes de verre, la fente en retient 100 %. Un fabricant américain note que, dans un puits à massif filtrant correctement conçu, une fente inférieure à 1,0 mm est rarement nécessaire ; c'est l'avis d'un fabricant, et c'est toujours la règle des 90 % appliquée à la granulométrie réelle du massif qui décide.

Dans un puits à massif filtrant, une fente déterminée à partir de la courbe de l'aquifère serait trop petite et coûterait de la surface ouverte sans aucun gain pour la rétention du sable.

Exemple de calcul

Données supposées : un aquifère de sable fin et uniforme, D30 = 0,35 mm, Cu = 2,2. L'objectif est un puits à massif filtrant équipé d'une crépine à fente continue en acier inoxydable.

L'étape suivante porte sur la surface ouverte et la longueur de crépine. À titre d'exemple, tiré du même jeu de calculs : une crépine DN 250 (diamètre extérieur 273 mm) avec un fil de 3,0 mm de largeur et une fente de 1,0 mm a une surface ouverte (coefficient d'ouverture) de 25 % : surface ouverte = fente x 100 / (fente + largeur du fil). À la vitesse d'entrée habituelle de 3 cm/s, cela donne environ 6,4 l/s par mètre de crépine. Ce sont des valeurs brutes ; les fentes au contact du massif filtrant sont toujours en partie obstruées par les grains, ces chiffres servent donc de base de comparaison et ne garantissent pas un débit. Le diamètre, la surface ouverte et la vitesse d'entrée sont traités dans notre article dédié, et vous pouvez essayer vos propres valeurs dans le calculateur de surface ouverte.

Erreurs courantes dans les demandes que nous recevons

• Concevoir sur un seul échantillon. Un échantillon composite unique masque la couche la plus fine, et c'est la couche la plus fine qui détermine la fente.
• Choisir la fente d'après une règle générale du type « fente = 80-90 % de la particule à retenir ». Cette règle issue du criblage industriel ne fonctionne pas pour les puits ; utilisez les règles fondées sur la courbe granulométrique décrites ci-dessus.
• Des massifs trop grossiers. Un rapport P-A supérieur à 8 à 9 laisse le sable de l'aquifère migrer dans le massif, et le puits pompe du sable.
• Confondre les conventions de D10 des puits d'eau et des puits de pétrole.
• Ajuster la fente sur l'aquifère dans un puits à massif filtrant, ce qui donne une fente trop petite pour le massif.
• Prescrire seulement « slot 20 » sans données granulométriques. Nous pouvons fournir la fente, mais nous ne pouvons pas vérifier si elle convient à la formation.

Sur les marchés germanophones, les appels d'offres prescrivent les crépines à fil enroulé selon la DIN 4900-2:2017 ; l'ancienne DIN 4935 a été retirée en 2017 et ne doit pas être citée dans les nouveaux documents.

Envoyez-nous votre analyse granulométrique

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 votre analyse granulométrique ou la coupe géologique du forage, le diamètre de la crépine et la profondeur. Nous répondons sous 24 heures, puis nous vous envoyons gratuitement une proposition d'ouverture de fente, de granulométrie du massif filtrant et de surface ouverte de la crépine. Un plan ou un cahier des charges d'appel d'offres convient aussi comme point de départ. Contact : info@adenwedgewire.com ou le formulaire de demande de devis.

Johnson Screens est une marque de son propriétaire. ADEN Wedge Wire n'a aucun lien avec Johnson Screens. Le terme « type Johnson » est utilisé ici uniquement pour décrire une conception de crépine.

Questions fréquentes

Références

1. National Engineering Handbook, Part 631, Chapter 32, Well Design and Spring Development, USDA Natural Resources Conservation Service
2. Selection of Filter Pack and Slot Size (2024), Water Well Journal
3. DIN 4900-2:2017, Brunnenfilter aus nichtrostendem Stahl, DIN