Σχεδιασμός από αέρα διασκόπησης με τη γεωφυσική μέθοδο πλήρους τανυστή βαθμίδας της έντασης του πεδίου της βαρύτητας της Γης. Εφαρμογή σε μεταλλευτική έccρευνα.

Φοιτητής: Αθανάσιος Π. Παράσχος Επιβλέπων Καθηγητής: Βαφείδης

Αντώνιος Χανιά, Κρήτη, Ελλάδα 2014

Δομή Παρουσίασης

Α. Μέρος (Business Plan - Daedalus)

o Περιγραφή της επιχείρησης.

o Προϊόν.

o Αγορά.

o Marketing plan.

o Σχέδιο χρηματοοικονομικών – Κίνδυνοι.

Β. Μέρος (Full Tensor Gravity)

o Γενικά για την βαρύτητα

o Περιγραφή Πλήρους Τανυστή Βαρυτικής Κλισιμετρίας

o Σύγκριση μετρήσεων από αέρα (Βαρύτητα)

o Εφαρμογές

o Παραδείγματα

C. Συμπεράσματα

Α. Περιγραφή επιχείρησης

I.K.E.

Spin-Off

Α. Daedalus Project

Αερομεταφερόμενη Πλατφόρμα Χαμηλού Υψόμετρου, που:

Φέρει εξοπλισμό για γενική ή εξειδικευμένη χρήση

Είναι HaaS (Hardware as a Service).

Ελέγχεται η κατεύθυνση της είτε χειροκίνητα είτε με αυτόματο τρόπο.

Προσαρμόζεται στις ανάγκες του πελάτη.

Α. Κατασκευή πρωτοτύπου

D=3m

W=11-16 kg

P=4-9 Kg

u=5-10 km/h (ιδανικά σε νηνεμία),

4 ώρες για σταθερό άνεμο 1.5 beaufort για το πρωτότυπο, αυτόματος πιλότος με λειτουργικό ανοιχτού κώδικα.

Πλατφόρμα:Μετεωρολογικό μπαλόνι, υψηλών προδιαγραφώνΗλεκτρονικός εξοπλισμός για την επικοινωνίαΚινητήραςΜικροκάμερα

Α. Η αγορά (Γενικά)

Α. Αγορά (UAsV)

• Ένα UAV μπορεί να παραμείνει στον αέρα έως 30 ώρες.

• Τα UAV μπορούν να πετάξουν σε περιοχές, όπου υπάρχει πραγματικός κίνδυνος για τη ζωή ενός πιλότου

• Ένα UAV δημιουργεί λιγότερο θόρυβο στα δεδομένα που μετρούνται, όπως το μαγνητικό, ή, το βαρυτικό του πεδίο, δεδομένου ότι είναι φυσικά μικρότερο από ένα επανδρωμένο ομόλογό του.

• Τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη έχουν χαμηλότερο κόστος λειτουργίας:

• Επαναλαμβανόμενες έρευνες

• Τα UAV μπορούν να πετούν πολύ κοντά στο έδαφος με πλοήγηση ακριβείας και με έλεγχο από ένα υπολογιστή πτήσης.

• Δυνατότητα χρήσης πολλών μη επανδρωμένων αεροσκαφών.

Α. Η αγορά των ιπτάμενων πλατφόρμων (UAsV)

Εμπορικές εφαρμογέςo Κάλυψη τηλεοπτικών γεγονότωνo Διαμοιρασμός τηλεπικοινωνιώνo Μεταφορά Φορτίου.o Γεωργικές εφαρμογές.o Έλεγχος συγκομιδών.o Γεωργικές εφαρμογές.o Μαγνητοσκόπηση κινηματογραφικών ταινιών.o Επιθεώρηση έργων.o Έρευνα και χαρτογράφηση. (Γεωφυσική Έρευνα)

Α. Ιπτάμενες πλατφόρμες (UAsV) & Γεωφυσική έρευνα

• Ένταση και διαβάθμιση πεδίου: o του μαγνητικού πεδίου (αερομαγνητικές),o του διαφορικού πεδίου βαρύτητας (gradiometry).

• Ηλεκτρομαγνητικές μετρήσεις: o της ηλεκτρομαγνητικής φάσης πάνω από ένα μεγάλο

εύρος συχνοτήτων, o με Γεωραντάρ ανίχνευσης του εδάφους και των

πετρωμάτων.

• Άλλες μετρήσεις: o φασματόμετρο ακτίνων γάμμα και νετρονίων

εκφρασμένες σε μετρήσεις στάθμης, o χρησιμοποιώντας ανιχνευτή με φωτο-ιονισμό για να

μετρηθούν τα επίπεδα αιθανίου στον αέρα, o υψηλής ανάλυσης πολυφασματική απεικόνιση,

συμπεριλαμβανομένης της θερμικής απεικόνισης.

Α. Ιδανικό UAsV για γεωφυσική έρευνα

Ζυγίζει λιγότερο από 10 κιλά, περιέχοντας:o Κάμερα και οπτικοακουστικό εξοπλισμό με σκοπό την

οπτική, θερμική και IR απεικόνιση.o Πολλαπλές, υψηλής ανάλυσης CCD, με βάση απεικόνισης

για τη συλλογή δεδομένων για 3D τοπογραφία.o Υπέρφασματικό σύστημα απεικόνισης. o Μονάδα σάρωσης LIDAR για την ψηφιακή

χαρτογράφηση.o Quantum sensor με λέιζερ για την ανίχνευση αιθάνιου.o SAR (όπως το ImSAR, NanoSAR).o Βαρυτόμετρο (συμβατική μέτρηση ή διαβάθμιση - νέος

σένσορας περίπου 2kg). o Potassium magnetometer

A. Marketing Plan

Επιχειρηματική στρατηγική

Τοποθέτηση πελατοκεντρικών υπηρεσιών σε αυστηρά

επιλεγμένη αγοράΠροσέγγιση HAAS

Κοινό Στόχευσης

Εταιρίες Εξόρυξης, Εταιρίες μερετών, Κρατικοί Οργανισμοί

Σημεία εισόδου στην αγορά

Ερευνητικούς φορείς, Εταιρίες Γεωφυσικών Ερευνών

(niche market)

Μέγεθος αγοράς

500 εταιρίες

DaedalusProject

Λίγα εμπόδια εισόδουΕπικείμενοι νέοι παίκτες

Mέτρια διαπραγμα-τευτική ισχύς προ- μηθευτών πρώτων υλών.

Μικρός ανταγωνισμός σε γεωφυσικές εφαρμογές,

σημαντικός σε στρατιωτικές

Έλλειψη επαρκούς διαπραγματευτικής δύναμης πελατών

Ανταγωνιστικό Πλεονέκτημα:Δημιουργία μιας νέας αγοράς στο χώρο των γεωφυσικών ερευνών.

Υπάρχουν λύσεις για εφαρμογές (μικρής

διάρκειας)

A. Ανταγωνισμός

Porter's Five Force Model

A. SWOT

SΧαμηλό κόστος

Ποικιλία εφαρμογώνΜεγάλη αυτονομία(χρόνου, ελέγχου)

WΧαλαροί κανονισμοί

Εποχιακή δραστηριότητα

OΑναπτυσσόμενες ειδικές

αγορές παγκοσμίωςΤεχνολογική ανάπτυξη

ΤΕταιρίες με τεχνογνωσία και ρευστότητα

A. Ανάπτυξη Πλατφόρμας

Ανάπτυξη τεχνικών σχεδίων – Ολοκληρωμένο.

Ανάπτυξη ιστοσελίδας παρουσίασης – Ολοκληρωμένο.

Δημιουργία προφίλ σε κοινωνικά δίκτυα – Ολοκληρωμένο.

Ανάπτυξη συστήματος πτήσης (μηχανολογικά) –

Ολοκληρωμένο.

Ανάπτυξη τεχνικών σχεδίων b– Ολοκληρωμένο.

Ανάπτυξη συστήματος πλοήγησης (ασύρματης) 1ο στάδιο –

Ολοκληρωμένο.

Λογιστικά Συστήματα (ie: part numbers ID, CAD drawings) –

Ολοκληρωμένο.

Ανάπτυξη σχεδίου manufacturing outsource capability –

Ολοκληρωμένο.

Σχέδιο συναρμολόγησης – Ολοκληρωμένο.

A. Χρονοδιάγραμμα

A. Η ομάδα

Ανδρεόπουλος Μάριος - Engineering

Ιγγλεζάκης Αντώνιος - Engineering

Μανδουραράκης Ιωάννης - Engineering

Παράσχος Αθανάσιος - Business Dev & PR

Τσακαλάκη Αικατερίνη - Market Research

A. Χρηματοοικονομικές Προβλέψεις

ΒΑΣΙΚΕΣ ΧΡΗΜΑΤΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΕΣ ΠΡΟΒΛΕΨΕΙΣ ($) 1o Έτος 2o Έτος 3o Έτος

Πάγια Κόστη (Ενοίκια, Αναλώσιμα, Λειτουργικά έξοδα, Έξοδα συντήρησης)

10000 20000 30000

Μισθοί προσωπικού 60000 75000 95000

Κόστος υποδομών εφαρμογής (hardware/software) 15000 30000 30000

Μάρκετινγκ 15000 25000 25000

Δαπάνες προς τρίτους κ λοιπά έξοδα 10000 25000 35000

Σύνολο εξόδων 110000 180000 205000

Άμεσες Πωλήσεις 0 180000 180000

Έσοδα από Υπηρεσίες Υποστήριξης 0 0 20000

Έσοδα από ενοικίαση πλατφόρμας 10000 30000 60000

Άλλο (Διαγωνισμοί - Δωρεές) 3000 15000 0

Σύνολο εσόδων 13000 225000 260000

Ισοζύγιο -97000 +45000 +55000

A. Προϋπολογισμός 1ου Γύρου Funding

• Κόστος Εξέλιξης Ηλεκτρονικών (3μήνες*3άτομα*

8ώρες ) = 15.000 $

• Κόστος Αναλωσίμων για την εξέλιξη = 10.000 $

• Κόστος ενεργειών μάρκετινγκ (online campaigns ) =

5.000 $

• Κόστος εκθέσεων events roadshow etc (για τη

συμμετοχή 3 ατόμων) = 10.000 $

• Άδειες / Νομική Υποστήριξη = 10.000 $

Συνολικό Κόστος : 50000 $

B. Εισαγωγή στη Βαρύτητα

«Το μέτρο της δύναμης της βαρύτητας μεταξύ δυο σωμάτων, είναι ανάλογο με το γινόμενο των μαζών των σωμάτων και αντιστρόφως ανάλογο με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους»

B.Βαρυτική Κλισιμετρία (Γενικά)

• Η βαρυτική κλισιμετρία είναι η μελέτη των διαφορετικών επιταχύνσεων λόγω βαρύτητας. Συγκεκριμένα, τα στοιχεία του τανυστή είναι ο χωρικός ρυθμός μεταβολής της βαρυτικής επιτάχυνσης.

• Τα δεδομένα της διαβάθμισης της βαρύτητας χρησιμοποιούνται για να μετρηθεί η πυκνότητα του υπεδάφους και ο ρυθμός αλλαγής των ιδιοτήτων των πετρωμάτων από εταιρίες που δραστηριοποιούνται στα πετρέλαια, το φυσικό αέριο και τα ορυκτά. Από τα δεδομένα αυτά, είναι δυνατό να κατασκευαστεί μοντέλο των ανωμαλιών του υπεδάφους όπου μπορούν να εξακριβωθούν με ακρίβεια εναποθέσεις πετρελαίου φυσικού αερίου και ορυκτών.

• Η βαρυτική κλισιμετρία μετρά τις μεταβολές στην επιτάχυνση της βαρύτητας μεταξύ δύο ή περισσοτέρων σημείων. Μπορεί να εξαχθεί διαφορίζοντας την τιμή της βαρύτητας σε δύο σημεία που χωρίζονται από μία μικρή απόσταση και διαιρώντας τη αυτή την απόσταση. Οι δύο μετρήσεις της βαρύτητας που παρέχονται από επιταχυνσιόμετρα που είναι ευθυγραμμισμένα σε υψηλό επίπεδο ακρίβειας

B. Η ιστορίας της βαρυτικής κλισιμετρίας

• 1972 Ιδέα περιστρεφόμενου επιταχυνσιόμετρο

• 1976 Συμβόλαιο ανάπτυξης με το Ναυτικό

• 1984 Πλήρης παραγωγή και ανάπτυξη

• 1996 BGI παράγγειλε μονάδες για FTG

• Q1/1998 Αρχικές θαλάσσιες έρευνες από την BGI

• Q1/2002 Δοκιμές της BGI με Air FTG

• Q2/2002 Πλήρης λειτουργικές Air FTG έρευνες

• Q3/2007 Basler BT- 67 προσαρμοσμένη πλατφόρμα για έρευνα από

αέρα

B. Full Tensor Gravity Gradient

Μια συμβατική έρευνα για τη βαρύτητα καταγράφει μια μονό από τις τρεις συνιστώσες της βαρυτικής δύναμης, συνήθως την κατακόρυφη συνιστώσα επιτάχυνσης της βαρύτητας, ενώ στην πλήρους τανυστή μέτρηση βαρύτητας χρησιμοποιώντας ζεύγη επιταχυνσιόμετρων (συνήθως 3) μετράτε ο ρυθμός μεταβολής του βαρυτικού πεδίου και στις τρεις κατευθύνσεις.

B. Full Tensor Gravity Gradient

• Η Tzz εντοπίζει το στόχο;

• Η Txx και η Tyy αναγνωρίζει

τον προσανατολισμό N/S και E/W του στόχου;

• Txz, Tyz αναγνωρίζει τον

κύριο άξονα του σώματος

και προσδιορίζει σφάλματα;

• Txy δείχνει 4 ανωμαλίες που

κατευθύνονται στο κέντρο της μάζας.

B. Πλεονεκτήματα μεθόδου (Συγκριτικά με συμβατική μέθοδο)

Όντας οι παράγωγοι της βαρύτητας, αναδεικνύεται το σήμα της σε υψηλότερες συχνότητες. Αυτό καθιστά την ανωμαλία της βαρυτικής διαβάθμισης να εντοπίζεται περισσότερο στην πηγή της βαρυτικής ανωμαλίας.

B. Πλεονεκτήματα μεθόδου (Gradiometers cancel out motion)

Οι επιδράσεις που προκαλούνται από την κίνηση της πλατφόρμας αλληλοαναιρούνται.

B. Gravity vs Gravity Gradiometry

B. Gravity vs Gravity Gradiometry (mapping)

Εικόνα: Fugro Corp Presentation High resolution gravity –Vredefort Dome

B. Πλεονεκτήματα μεθόδου FTG (Γενικά)

• Καλύτερη ανάλυση.

• Παρεμβολές πολύ χαμηλού θορύβου, που οφείλονται στις επιταχύνσεις του αεροσκάφους.

o Ταχύτερη και φθηνότερη συλλογή δεδομένων.

o Μείωση Κινδύνου Εξερεύνησης.

o Απόκτηση δεδομένων και ερμηνεία σε σχεδόν πραγματικό χρόνο.

o Αξιόπιστη ενσωμάτωση για Μοντελοποίηση με Σεισμικά δεδομένα.

B. Επιλογής πλατφόρμας πτήσης

• Αεροσκάφη με σταθερά πτερά

• Αερόπλοιο

• Ελικόπτερο

B. Συστήματα για airborne-FTG

• Το σύστημα Air-FTG®: Είναι ένα πλήρες βαρυτομετρικό σύστημα, που μετρά πέντε ανεξάρτητες συνιστώσες GGT, δηλαδή Gxx, Gxy, Gxz, Gyy, και Gyz. Η συνιστώσα Gzz υπολογίζεται από την εξίσωση του Laplace. Το σύστημα έχει αναπτυχθεί από την Bell Geospace.

• Το σύστημα FalconTM ΑGG: Το σύστημα αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από την BHP Billiton και τη Lockheed Martin το 1994. Το σύστημα Falcon ΑGG έχει σχεδιαστεί για να μετρά τις Gxy και (Gxx-Gyy) / 2, που ονομάζονται επίσης και HDT (horizontal directional tendency). Έτσι, η GGT υπολογίζεται από τις επιμέρους υπολογισμένες συνιστώσες. Αποτελείται από 8 επιταχυνσιόμετρα που προσαρμόζονται στα φτερά αεροσκάφους ή σε ελικόπτερο. Τέλος, το σύστημα ανήκει στην Fugro Airborne Surveys και χρησιμοποιείται σε έρευνες για πετρέλαιο, φυσικό αέριο και ορυκτά.

• Το σύστημα BlueQube: Το ARKeX BlueQube είναι σύστημα μέτρησης της βαρύτητας, που μετρά πέντε ανεξάρτητες συνιστώσες της GGT. Το σύστημα αυτό είναι πολύ παρόμοιο με το σύστημα Air-FTG®. Το BlueQube είναι εμπορικά διαθέσιμη από το 2004.

B. Εμπορικό ενδιαφέρον ανά δομή

Γεωλογική Δομή Εμπορικό Ενδιαφέρον

Έγκοιλα άλατος Πετρέλαιο και φυσικό αέριο

Κιμπερλιτικές εναποθέσεις Διαμάντια

Παλεο κάναλα Διαμάντια, Χρυσός

Κοιτάσματα Αιματίτη Χαλκός, Χρυσός

Κοιτάσματα Χρωμίτη Χρώμιο

Λιθολογικές Επαφές Διάφορα μέταλλα

Λεκάνες Πετρέλαιο και φυσικό αέριοΚεκλιμένες περιοχές

συλφιδίωνΧρυσός, Σουλφίδια

Επιθερμικές περιοχές Πορφυρικός Χαλκός

B. Παράδειγμα χρήσης FTG για την περιοχή του Domingo Sur

• 2002: Γεωφυσική Έρευνα

σε 5.145 τετ.χμ.70 περιοχές

• 2003-2005: σε18 από 70

περιοχές δοκιμαστικές

γεωτρήσεις

• 2006: 3 περιοχές με IOCG

κοιτάσματα 460MT

@0,95% CU 0.33 g/t gold

B. Παράδειγμα χρήσης FTG για απεικόνιση αλάτων

• Χαμηλή πυκνότητα άλατος

– περιβάλλον πέτρωμα

(χαμηλή ποιότητα

σεισμικών)

• Η τεχνική FTG χαρτογραφεί με ακρίβεια την πυκνότητα της επιφανείας μεταξύ του άλατος και του περιβάλλοντος πετρώματος

• FTG – σεισμικά παράγουν 3D απεικόνιση σε περιοχή με φτωχά σεισμικά

Εικόνα: από μια χερσαία έρευνα στην Δυτική Αφρική. (ArkeX)

C. Συμπεράσματα

Αναμένεται είσοδος των UAsV στη γεωφυσική έρευνα

- υπό διαμόρφωση νομοθεσία, μεγάλο βάρος εξοπλισμού

+ επενδύσεις, τάσεις για εξέλιξη εξοπλισμού με μείωση βάρους

Η μέθοδος FTG

+ γρήγορες διασκοπήσεις, υψηλής ανάλυσης, άμεσα πορίσματα ερευνών, συνδυασμός με σεισμικά για 3d. μοντέλων, χαμηλό κόστος συλλογής δεδομένων

Χρήση της FTG στον Ελλαδικό χώρο.

Αναφορές

• James Helwig J.H., Bird, D.; Emmet, P.; Dinkelman, M.G.; and Whittaker, R. (2012) Interpretation

of Tectonics of Passive Margin of NE Greenland from new seismic reflection data and geological-

geophysical constraints. Third Conjugate Margins Conference, Dublin, 2012.

• Jackson et al (2013) The Sky Above, the Ice Floes, and the Earth Below. Geo ExPro February

2013

• David Jackson, Τhe increasing use of Gravity Gradiometry in the Exploration Workflow, ARKeX

Ltd, 2013

• Potential Theory in Gravity & Magnetic Applications by Richard J. Blakely, 1995

• Mithilesh Kumar*, A.K.Khanna, Dr. Rahul Dasgupta, Gravity Gradiometry: Potent Potential Field

Method,

• Airborne 3D Full Tensor Gravity Gradiometry, BellGeo, 2007

• Dransfield, M., Airborne Gravity Gradiometry in the Search for Mineral Deposits, BHP Billiton,

2007

''when applications need space''Low Altitude Aerial Platform

http://www.daedalus.tuc.gr