Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her¬ stellung von Bohrlöchern in hartem Gestein, wie Granit, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bereits ein chemisches Verfahren bekannt (siehe DE- PS 21 53 954) , mit welchem Gestein chemisch geschnitten bzw. seine Oberfläche bearbeitet werden kann. Hierbei wird einem Brenner vom Typ eines Daniellschen Hahns Wasserstoff und Fluor zugeführt. Der dabei entstehende Fluorwasserstoff besitzt eine Temperatur von etwa 4000 °C und spaltet die vorhandenen Siliziumsauerstoffbindung und Aluminiumsauer¬ stoffbindung des Gesteins auf, so daß eine reine Schnitt- stelle entsteht. Dieses Verfahren, mit Fluorwasserstoff alle Bestandteile von Gesteinen in gasförmige Fluoride und H ₂ 0-Dampf zu verwandeln, hat nichts mit einem Verfahren zu tun, bei dem feste Reaktionsprodukte weggeblasen werden, wie dies zum Beispiel beim Bearbeiten von Gestein mit einer Sauerstofflanze der Fall ist.

In der oben genannten Patentschrift ist ferner noch er¬ wähnt, daß der entstehende Fluorwasserstoff giftig ist und nach dem Prinzip des Staubsaugers in die Atmosphäre verbla-

sen wird. Fernerhin wird die Möglichkeit angeschnitten, die Fluorwasserstoffflamme unter Wasser einzusetzen, was jedoch zur Ausbildung von sehr giftiger Flußsäure führt.

Unter Berücksichtigung des genannten Standes der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah¬ ren zur Herstellung von Bohrlöchern, insbesondere zur Pro¬ spektion und/oder Förderung von Erdöl, zu schaffen, welches mit relativ niedrigen Kosten und unter Vermeidung von gif- tigen und/oder korrosiven Reaktionsprodukten in sehr einfa¬ cher Weise durchführbar ist.

Erfindungsgemäß wird dieses durch Vorsehen der im kenn¬ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale er- reicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens ergeben sich anhand der Unteransprüche 2 und 3.

Aufbauend auf der DE-PS 21 53 954 besteht der Kern der vor¬ liegenden Erfindung darin, daß im Bereich der durch die Zu- sammenführung von Wasserstoffgas und Fluorgas gebildeten Flamme eine Lauge, vorzugsweise in Form einer Natriumhydro¬ xid-Lösung (Natronlauge) , vorgesehen ist, in welcher die durch die Umsetzung mit Fluorwasserstoff gebildeten, stark toxischen Gase chemisch gebunden werden. Dabei handelt es sich in der Hauptsache um die Fluoride des Siliziums, Alu¬ miniums und Kaliums. Andere im Erdgestein vorkommende Me¬ tallionen, wie Natrium, Magnesium, Eisen, Calcium usw. , werden dabei ebenfalls in Fluoride umgewandelt. Durch Ein¬ wirkung von heißem Fluorwasserstoff zerfallen eventuell vorhandene Karbonate ebenfalls in gasförmige Bestandteile. Alle gebildeten Fluoride und der überschüssige Fluorwasser¬ stoff sowie eventuell gebildetes Kohlendioxid werden auf

diese Weise von der bis in den unteren Bereich des herzu¬ stellenden Bohrloches eingeleiteten Lauge in eine konzen¬ trierte Salzlösung umgewandelt, welche aus dem hergestell¬ ten Bohrloch abgesaugt werden kann. Unter Einsatz entspre- chender pH-Meßfühler kann dabei die Zufuhr von frischer

Lauge derart gesteuert werden, daß die abgepumpte Salzlö¬ sung jeweils eine gleichbleibende Konzentration aufweist.

Diese konzentrierte Salzlösung kann in der Folge mit Calci- umhydroxid umgesetzt werden. Dabei bildet sich das schwer lösliche Calciumfluorid, welches durch Filterpressen abge¬ trennt werden kann. Da Calciumfluorid ein Ausgangsprodukt zur Fluorgewinnung ist, kann dieses im Rahmen einer Fluor- Recyclierung unter Einsatz von elektrischer Energie aufge- arbeitet werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich anhand der Merkmale des Anspruchs 4

Die Erfindung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbei¬ spiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung verwiesen ist. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische vertikale Schnittansicht eines Bohrlochs, welches mit dem erfindungs¬ gemäßen Verfahren hergestellt ist; und

Figur 2 eine horizontale Schnittansicht entlang der Linie II-II von Figur l.

Wenn innerhalb des Erdbodens beispielsweise zur Erdölpro¬ spektion ein Bohrloch eingebracht werden soll, muß mit her¬ kömmlichen (z.B. hydraulischen) Bohrverfahren zuerst ein Loch durch das Erdreich bis zur Erreichung des Grundge-

Steins gebohrt werden. Dieses Loch wird dann gemäß Figur l mit Hilfe eines Stahl- oder Stahlbetonmantels 1 gesichert. In der Folge wird durch das auf diese Weise hergestellte Bohrloch ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Bohrkopf 2 an einem Stahlseil 3 heruntergelassen. Dieser Bohrkopf 2 besitzt dabei einen mittleren Brenner 4 sowie einen äußeren ringförmigen Brennerkranz 5, durch dessen Düsen 6 Wasser¬ stoffgas und Fluorgas zugeführt werden. Durch Selbstzündung entstehen in etwa 4000 °C heiße Fluorwasserstoffgasflammen, mit denen das Gesteinsmaterial durch chemische Reaktion mit dem erzeugten Fluorwasserstoff abgetragen wird. Der Bohr¬ kopf 2 besitzt zwischen den Brennern 4 und 5 einen Kranz von Öffnungen 7, durch welche die entstandenen gasförmigen Fluoride, Wasserdampf, überschüssiger Fluorwasserstoff so- wie eventuell gebildetes Kohlendioxid unter Druck entwei¬ chen können. Der unterhalb des Bohrkopfes 2 im Bereich der Reaktionsflamme herrschende Druck bewirkt, daß der Bohrkopf 2 auf einem Gaspolster aufliegt. An dem Bohrkopf 2 sind eine Mehrzahl von Rohrleitungen bzw. Schläuche 8 bis 10 an- geschlossen, durch welche die Zufuhr des Wasserstoffgases 8 und des Fluorgases 9 sowie die Zuleitung von Kühlwasser 10 für die Brenner 4, 5 erfolgt. Wegen der enormen Hitze müs¬ sen dabei der Bohrkopf 2, die Brenner 4, 5 und insbesondere die Öffnungen 7 permanent gekühlt werden. Das Kühlwasser verläßt über die Ausgänge 11 den Bohrkopf 2.

Entlang des Stahlseiles 3 ist schließlich noch eine Rohr¬ leitung 12 bis in den Bereich oberhalb des Bohrkopfes 2 ge¬ führt, durch welche die Zufuhr frischer Natriumhydroxid-Lö- sung (Natronlauge) erfolgt. Oberhalb des Bohrkopfes 2 be¬ findet sich eine meterhohe Flüssigkeitssäule 13, deren Ge¬ wicht auf dem Bohrkopf 2 lastet. Eine weitere Rohrleitung 14 endet in einem variablen P. -tand von der Zuleitung 12, um die entstandene Salzlösunc abzupumpen.

Sobald die Brenner 4, 5 des Bohrkopfes 2 aktiviert worden sind, entstehen im Bereich der Bohrstelle große Mengen von giftigen und gasförmigen Fluoriden, vor allem Silizium-, Kalium- und Aluminiumfluoride, wobei zusätzlich überschüs¬ siger Fluorwasserstoff und Wasserdampf frei wird. Die sehr heißen Gase gelangen durch die Öffnungen 7 in den Bereich der sich oberhalb des Bohrkopfes 2 befindlichen Flüssig¬ keitssäule 13. Durch Zuleitung von Natronlauge reagieren das Siliziumfluorid, das Aluminiumfluorid und der über¬ schüssige Fluorwasserstoff zu wasserlöslichen Silikaten, Aluminaten und Alkalifluoriden. Die über den Bohrkopf 2 eingeleitete Natronlauge wird auf diese Weise in eine kon¬ zentrierte Salzlösung umgewandelt. pH-Meßfühler steuern den kontinuierlichen Zulauf der Natronlauge und ebenso das Ab¬ pumpen der heißen Salzlösung.

Durch die Salzbildung wird Wärme frei. Gleichzeitig geben die sehr heißen Gase ihre Energie im Bereich der Zuführung der Natronlauge ab. Es kann also nicht verhindert werden, daß die Natronlauge zu kochen beginnt, und ebenso die dar¬ über befindliche Flüssigkeitssäule bzw. Wassersäule 13. Durch das Verdampfen wird dem System jedoch sehr viel Wärme entzogen, so daß lediglich eine gewisse Menge von verdampf- tem Wasser ersetzt werden muß.

Im Rahmen der Erfindung wird die aus dem Bohrloch abge¬ saugte konzentrierte Salzlösung in entsprechenden Behältern aufgefangen und mit Calciumoxid bzw. Calciumhydroxid umge- setzt. Das dabei ausgefällte Calciumfluorid kann gesammelt werden, um auf diese Weise in einer Fluorfabrik eine Wie¬ dergewinnung des innerhalb der konzentrierten Salzlösung chemisch gebundenen Fluors vornehmen zu können. Da inner¬ halb eines aus festem Gestein bestehenden Bohrloches prak-

tisch überhaupt keine Verluste an Fluorverbindungen auftre¬ ten, kann somit eine im wesentlichen vollkommene Fluor-Re- zirkulierung vorgenommen werden, so daß bei der Durchfüh¬ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens allein ein gewisser Verbrauch an Energie, Wasserstoff und Wasser entsteht.

Anstelle von Natronlauge kann das erfindungsgemäße Verfah¬ ren ebenfalls mit anderen Laugen, beispielsweise Kali- oder Kalklauge (Calciumhydroxid) , durchgeführt werden. Beim letzteren Verfahren entsteht direkt Calciumfluorid, welches als Aufschlämmung abgesaugt werden kann.

Da für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kein Bohrgestänge erforderlich ist, entlang welchem größere Drehmomente übertragen werden müssen, und da zudem der im Rahmen der Erfindung zu verwendende Bohrkopf 2 auch mit sehr geringem Durchmesser gebaut werden kann, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Erstellung von sehr tiefen Probebohrungen in festem Gestein, wodurch die sich ergebenden Kosten bei der Erdölprospektion ent¬ sprechend verringert werden können. Um den Durchmesser so klein wie möglich zu halten, kann es sich als zweckmäßig erweisen, wenn die in das Bohrloch eingeleitete Natronlauge gleichzeitig zur Kühlung des Bohrkopfes 2 herangezogen wird.

Falls eine Probebohrung fündig wird, kann das Bohrloch mit einem entsprechend breiten Fluorwasserstoffbrenner erwei¬ tert werden.