Improving borehole survey accuracy in Mining Exploration Cover

Melhorias na precisão das medições de trajetória na mineração de exploração.

A importância do uso das ferramentas giroscópicas de medição corretas para o controle de qualidade em projetos de exploração mineral.

– Orlando Ramirez, Agosto 2020

Atualmente, quando se trata de exploração de minerais e rochas na indústria de mineração, a medição da trajetória durante a perfuração – tanto na fase de exploração quanto na lavra – é um fator chave que os responsáveis pela geologia, sondagem e planejamento devem levar em consideração. Mesmo um pequeno erro na fase de planejamento pode resultar em um desvio da trajetória do furo e a consequente perda do alvo.

Os principais fatores para a trajetória do furo estar fora do alvo são os parâmetros de perfuração, tecnológicos e geológicos do projeto de mineração.

Muitas empresas e investidores financiam projetos minerais que, inicialmente, parecem muito promissor. No entanto, à medida que avançam, os resultados não coincidem com o esperado. Uma das causas mais comuns é que a trajetória do furo se desvia do alvo durante a perfuração. Da mesma forma, o uso incorreto de tecnologias, combinadas com a ausência de controles de qualidade rigorosos das ferramentas utilizadas, podem influenciar no desvio da trajetória.

Por outro lado, o uso de programas de sincronização de dados padrões geralmente começa a partir dos dados finais. Em comparação, a tecnologia implementada pela SPT baseia-se em um processo de controle de calibração para cada ferramenta, bem como na verificação da medição comparando os dados InRun e OutRun (durante a descida e subida da ferramenta no furo de sondagem), que são avaliados automaticamente pelo software da SPT. A Stockholm Precision Tools é a única empresa nesse campo de sondagem exploratória, onde todas as suas ferramentas estão equipadas com esse exaustivo processo de controle de qualidade, com uma visão clara para garantir o investimento do cliente.

Todos os investidores em projetos de exploração mineral querem obter resultados e benefícios sobre o capital que investiram, certificando-se que o minério está no local explorado. Infelizmente muitas vezes isso não é o que acontece. Muitas vezes, os projetos de exploração negligenciam a importância de um Programa de Garantia de Qualidade / Controle de Qualidade (QA / QC) para dados de medição posicional desde o início. Isso é importante porque os dados obtidos da localização geoespacial e da amostra de testemunho em sua origem exata são fundamentais para determinar a existência ou não do mineral alvo, do qual depende em grande parte a viabilidade econômica do projeto.

Vantagens de se utilizar a ferramenta giroscópica correta.

Um fator importante que pode afetar a medição de um corpo mineralizado é a escolha errada da ferramenta de medição, com base apenas em seu preço. Uma análise detalhada é necessária em torno da pergunta: O que é mais caro? Alugar ferramentas de alta precisão que se referenciam com o norte verdadeiro, como o GyroMaster™ e o Core Retriever™? (Fig. 1 e 2) Ou a avaliação incorreta das reservas minerais devido ao uso de uma ferramenta de medição pouco confiável e de baixo custo?

SPT GyroMaster™: Ferramenta giroscópica buscadora do norte geográfico e de alta precisão.

O giroscópio é definido como um objeto em rotação, com duas propriedades fundamentais: inércia giroscópica ou “rigidez no espaço” e precessão, que é a inclinação do eixo em ângulo reto ante qualquer força que tende a mudar o plano de rotação. Essas propriedades são inerentes a todos os corpos em rotação, incluindo a Terra.

A inércia giroscópica e a força da gravidade podem ser usadas para fazer o giroscópio funcionar como um indicador direcional ou bússola. Considerando um giroscópio montado na linha do Equador da Terra, com seu eixo de rotação localizado no plano Leste-Oeste, o giroscópio continuará apontando nessa direção à medida que a Terra gira de Oeste para Leste. Assim, o extremo oriental ascenderá em relação à Terra, embora continue apontando na mesma direção no espaço. Este resiste a essa força e efetua um movimento de precessão em torno do eixo vertical, em direção ao meridiano, de modo que o eixo do giroscópio busque e mantenha o meridiano verdadeiro, ou seja, para que aponte na direção Norte-Sul.

Essa resistência ou compensação da força cria um movimento oposto ao redor do eixo vertical, em direção ao meridiano, por isso o eixo do giroscópio sempre aponta para o meridiano verdadeiro (ou seja, para o norte verdadeiro).

Devido à sua operação baseada na força rotacional da Terra e não no magnetismo, o GyroMaster™ tem múltiplas aplicações e seu uso é cada vez mais difundido na geologia e nos principais projetos de exploração mineral. O principal é saber o quão precisa é a ferramenta giroscópica usada em um projeto (Leia mais sobre os princípios fundamentais do giroscópio).

O Giroscópio que não é Giroscópio – Giroscópio de Referência vs Giroscópio Buscador de Norte Geográfico

Com uma rápida olhada em diferentes equipamentos de medição que usam essa tecnologia, pode-se observar que existem diferentes classificações: o giroscópio de buscador de norte geográfico (ou verdadeiro) e o giroscópio de referência.

O giroscópio de referência não possui um sensor preciso que mede a projeção da velocidade angular da Terra. portanto, é incapaz de encontrar o norte verdadeiro, o que significa que não consegue estabelecer o azimute. Para executar sua função de medição, é preciso informar o azimute inicial. Isso o classifica como um giroscópio de referência ou de medição indireta (inclinômetro).

O inclinômetro, como o próprio nome indica, é uma ferramenta que determina a inclinação de um furo e não mede a direção diretamente, mas a toma de um ponto externo e seus dados dependem do fator humano, que causa o acúmulo de erros à medida que o furo se aprofunda. Porém, a medição de uma ferramenta não é apenas a inclinação, mas também a direção (azimute). Como os giroscópios de referência não possuem a tecnologia e os sensores necessários para procurar o norte verdadeiro e estabelecer o azimute, eles não podem medir poços verticais. Você pode encontrar mais informações sobre a diferença entre um giroscópio de referência, um giroscópio buscador de norte verdadeiro e uma ferramenta magnética aqui.

Giroscópios de referência não conseguem medir furos verticais

O GyroMaster™ da SPT é uma verdadeira ferramenta giroscópica de medição buscadora do norte verdadeiro, capaz de medir mesmo em ângulos de +/- 90º. Seu funcionamento e precisão foram testados em condições extremas. Em furos que são muito próximos uns dos outros ou em jazidas complexas onde a precisão é um requisito essencial, o GyroMaster™ tem sido a chave para o sucesso do projeto.

Riscos de se utilizar uma ferramenta de referência na exploração mineral

O uso de ferramentas de referência em projetos de mineração extremamente importantes, acarreta sérios riscos, porque sua operação depende de dados iniciais informados por humanos, se forem fornecidos dados errados, toda a medição saíra errada, e o departamento de geologia corre o risco de acreditar falsamente que encontrou um corpo pouco mineralizado. O mesmo acontece com outras ferramentas giroscópicas de medição que são buscadoras do norte verdadeiro, mas não são capazes de repetir os dados de medição durante a descida do furo e a subida subsequente, por isso, os classificamos como giroscópios buscadores de norte, mas com baixa precisão.

Muitas vezes, os dados iniciais nas ferramentas de referência são obtidos usando uma bússola magnética, aumentando as chances de erros.

O uso de ferramentas de referência para projetos de mineração de metais preciosos é tão desastroso quanto o uso de ferramentas buscadoras de norte de baixa precisão.

Giroscópios de baixa precisão são muito semelhantes às ferramentas de referência. Muitas vezes, elas ainda obtêm o ponto de referência inicial através de uma bússola magnética. Além disso, como seu método de operação é com single-shot, elas não têm a capacidade de medir continuamente, tendendo a acumular erros entre cada intervalo de medição.

A avaliação das reservas minerais depende da medição da trajetória.

A Stockholm Precision Tools (SPT) se orgulha de ter se especializado durante mais de 20 anos de constante aprimoramento na fabricação de giroscópios de alta precisão, como o GyroMaster™ para o setor de mineração, o GyroTracer™ para petróleo e gás, e, mais recentemente, o Core Retriever™, capaz de simultaneamente fazer medições e recuperar testemunhos. Os dados de precisão de nossas ferramentas em inclinação são de 0,05º, diferentemente do valor oferecido por outros fabricantes cujo equipamento trabalha com uma calibração que permite um erro de 0,3º, o que resulta em uma imprecisão constante na posição espacial do furo. Se adicionarmos o desvio real a isso, a magnitude do erro pode ser de 6 a 10 metros, dependendo da profundidade e a inclinação do furo: quanto maior a inclinação, maior será a margem de erro e, portanto, o departamento de geologia obterá dados pouco confiáveis em relação ao cálculo das reservas.

O objetivo principal deste artigo é destacar a importância do uso de tecnologias giroscópicas corretas juntamente com um rigoroso processo de controle de qualidade durante a operação, a fim de evitar os múltiplos erros que ocorrem na indústria pelo uso de ferramentas de baixa precisão sem o controle necessário de qualidade.

A ferramenta com precisão de 0,3° pode chegar a ter 6–10 metros de distância fora do alvo planejado. Quanto maior a inclinação, maior será a margem de erro.

Levemos, como exemplo, um corpo mineralizado de 5 metros de largura com uma inclinação de cerca de 45º e uma profundidade de 1.000 metros. Se for utilizado uma ferramenta com especificações que contemplam uma margem de erro de 0,3º na inclinação e várias graus em azimute, as chances de erros de cálculo sobre as dimensões do corpo mineralizado serão altas e, portanto, a probabilidade de não se aproveitar da melhor maneira econômica o corpo seria alta.

A tabela a seguir (Fig. 3) reúne os dados e especificações técnicas de diferentes ferramentas, retiradas dos sites de seus respectivos fabricantes. Nela pode-se evidenciar o erro nas coordenadas finais. A medição da trajetória dos furos de sondagem com o uso do buscador de norte verdadeiro GyroMaster™, minimiza esse erro, mostrando, com dados reais, que a Stockholm Precision Tools é a líder em qualidade da medição de trajetória.

Controle de qualidade na exploração mineral

Além dos riscos que já mencionamos na utilização de um giroscópio buscador de norte de baixa precisão ou de um giroscópio de referência, há outro fator relevante. Aqueles que decidem usar essas ferramentas em seus projetos não têm mecanismo ou tecnologia suficiente para verificar se esse valor de 0,3º de precisão de inclinação, coincidem com a realidade da medição, muitas vezes tendem a ser um valor ainda maior, sem mencionar as precisões obscuras do azimute ou direção declaradas.

Em relação ao controle da qualidade em projetos de mineração, a Stockholm Precision Tools implementou um modelo rigoroso (Fig. 4) de verificações e auditorias controladas, o que a torna uma das poucas empresas que desenvolveu e implementou um processo de garantia da qualidade e controle de qualidade (QA/QC). Este processo está presente tanto na medição da trajetória nas perfurações quanto na recuperação de testemunhos nos diâmetros B, N, H e P.

Ciente da importância dos milhões de dólares investidos em projetos de mineração e no efeito devastador ao meio ambiente decorrente dos erros causados pela falta de informação, estamos sempre assegurando o controle de qualidade de nossas ferramentas de medição. Prova disso, também, é o nosso Gyro RigAligner™, ferramenta compacta e leve que busca o norte verdadeiro e alinha a sonda em menos de 5 minutos. Ele é, além disso, o único alinhador de 3 eixos que funciona em todas as direções.

Maneiras de verificar a precisão de uma ferramenta buscadora do norte.

Para verificar a precisão de uma ferramenta buscadora do norte, existem vários métodos, sendo o mais eficaz a medição de um furo profundo (cerca de 1.000 metros aproximadamente) e a comparação subsequente entre os valores InRun e OutRun, além disso, que os dados iniciais sejam verificados com o departamento de topografia.

Outra maneira de verificar a precisão de uma ferramenta, é ter uma mesa de calibração, como a Universal Calibration Stand CF.02 (Fig.5), projetada internamente para trabalhar com as ferramentas de medição da SPT.

Em alguns casos, o fabricante deve ser obrigado a mostrar a capacidade de medir verticalmente furos de -89º graus continuamente e verificar para que as seções de Inrun e Outrun não excedam 0,15% nas coordenadas N-S/L-O. Vamos explicar isso com mais detalhes: antes de escolher a ferramenta para um projeto, medições de seções Inrun e Outrun devem ser feitas no furo para verificar se os dados de azimute e inclinação estão de acordo com as especificações declaradas pelo fornecedor. Ambas as medidas devem ser avaliadas e os dados devem ser os mesmos. É a melhor maneira de verificar a qualidade da ferramenta, além disso, essas medições devem ser executadas em diferentes inclinações e direções.

Por último, a ferramenta também deve ser testada sob condições ambientais severas.

O principal problema que detectamos em nossa análise é a falta de controle de qualidade para a medição de trajetória de furos de sondagem, pois o cliente geralmente é guiado apenas por folders de especificações técnicas, pela facilidade de uso, ou preços baixos na hora de escolher a ferramenta, não levando em consideração fatores relacionados à precisão dos dados da ferramenta. Consequentemente, isso pode levar a decisões erradas, perdas financeiras para investidores e danos ambientais que poderiam ser evitados.

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