узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы

Формула изобретения

1. Узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы винтового забойного двигателя, содержащий полумуфту с радиальными и осевым проточными каналами, установленные в осевом проточном канале полумуфты подпружиненный контейнер с гидромониторной насадкой, установленный с возможностью осевого перемещения дорн переменного поперечного сечения, пружину, уплотнения подвижных и неподвижных соединений, отличающийся тем, что содержит полую нажимную гайку, установленную в осевом проточном канале полумуфты для взаимодействия с подпружиненным контейнером и с выполненным в осевом проточном канале полумуфты внутренним выступом или дорном, причем дорн выполнен в виде установленного на шток сменного наконечника.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что на дорне выполнен упорный торец для взаимодействия с торцом гидромониторной насадки.

3. Узел по пп.1 и 2, отличающийся тем, что пружина выполнена в виде единого неразъемного блока привулканизированных друг к другу тарельчатых пружин.

Описание изобретения к патенту

Узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы винтового забойного двигателя относится к буровой технике и может быть использован при бурении нефтяных и газовых скважин в составе забойного двигателя.

Известен узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы винтового забойного двигателя, содержащий установленные в проточном канале полого ротора контейнер с гидромониторной насадкой, уплотнения неподвижных соединений (см., например, книгу «Винтовые забойные двигатели» Д.Ф. Балденко и др. Москва, Недра, 1999 г. Справочное пособие. Стр.46. Рис.2.6; рис.2.7).

В известном узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы контейнер с гидромониторной насадкой установлен в полом роторе и проточный канал постоянно открыт для протока промывочной жидкости как в прямом, так и в обратном направлении.

Недостатком известного узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы является то, что винтовой забойный двигатель не защищен от шламования через промывочные отверстия в долоте при спуско-подъемных операциях.

При спуске винтового забойного двигателя в скважину промывочная жидкость, содержащая шлам (кусочки выбуренной породы), беспрепятственно попадает через полый ротор, через рабочие органы, через проточный канал узла регулирования в двигателе. Шлам оседает и остается в рабочих органах, нарушая контакт ротора и статора, интенсивно их изнашивает или цементируется в них, приводя двигатель в негодность.

Другим недостатком известного узла регулирования является то, что при работе винтового забойного двигателя часть объема промывочной жидкости, непроизводительно протекая через проточный канал узла регулирования, минует рабочие органы и не выполняет работы по вращению ротора (фактически неоправданно снижается энергетическая возможность винтового забойного двигателя).

Регулирование силовой нагрузки на рабочие органы осуществляется периодическим изменением производительности буровых насосов, подающих промывочную жидкость к двигателю. А это требует дополнительных затрат времени, труда и средств и нередко не производится. А при резком возрастании забойной нагрузки, связанном с переходом долота из одного пласта породы в другой, более или менее вязкий, перепад давления на рабочих органах и в узле регулирования резко повышается, проходное сечение проточного канала значительно уменьшается, количество промывочной жидкости, протекающей через узел регулирования, сокращается. В связи с этим объем промывочной жидкости, протекающей через рабочие органы под избыточным давлением, возрастает и существенно увеличивается силовая нагрузка на рабочие органы. В результате значительно повышается интенсивность износа рабочих органов. Ротор и статор ускоренно истираются, изнашиваются, досрочно приходят в негодность из-за аварийного износа. Эти и другие недостатки известного узла регулирования ограничивают возможность практического использования его в бурении нефтяных и газовых скважин.

Известен узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы в винтовом забойном двигателе, содержащий контейнер со сменяемыми гидромониторными насадками с различной формой и различной величиной площади поперечного сечения проходного канала (см., например, АС № 1430491 А1, Е21В 4/02, от 15.10.88, бюл. № 38).

Недостатки известного узла регулирования аналогичны тем, которые присущи предыдущему известному узлу регулирования.

Кроме того, к существенным недостаткам известного узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы следует отнести то, что в известном узле регулирования используются гидромониторные насадки со сложной формой проточного канала, определение степени влияния которой на работу рабочих органов винтового забойного двигателя проблематично.

Также к недостаткам известного узла регулирования можно отнести бесполезный непрестанный сброс части промывочной жидкости через гидромониторную насадку на каждом режиме работы винтового забойного двигателя. От этого снижается производительность двигателя, уменьшаются его технические и технологические возможности.

Эти и другие недостатки значительно снижают экономическую эффективность использования известного узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы винтового забойного двигателя и не позволяют достичь положительного технического результата.

Известен узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы винтового забойного двигателя, содержащий гильзу с осевым проточным каналом, установленную в подпружиненный ротор с возможностью осевого перемещения, содержащую гнездо ступенчатого переменного сечения, дорн для взаимодействия с гнездом, связанный с корпусом неподвижно (см., например, патент США № 5,174,392 от 29.12.1992 г., Е21В 4/02).

При работе двигателя через узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы протекает и бесполезно теряется, не производя работу, часть объема промывочной жидкости, подаваемой к двигателю. По мере возрастания забойной нагрузки и повышения перепада давления на рабочих органах, гильза своим гнездом надвигается на дорн и частично или полностью перекрывает проточный канал узла регулирования.

В связи с этим весь объем промывочной жидкости под возрастающим давлением пропускается через рабочие органы, увеличивая нагрузку на рабочие органы.

Недостатком известного узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы является то, что в связи с резким повышением забойной нагрузки давление в рабочих органах и в узле регулирования возрастает до тех пор, пока сопротивление вращению не будет преодолено. Это может продолжаться до полной остановки двигателя. При этом промывочная жидкость под запредельным давлением деформирует резиновые зубья статора и беспрепятственно протекает через рабочие органы, непроизводительно изнашивая и преждевременно разрушая их.

Другим недостатком известного узла регулирования является сложность его конструкции, которая требует определенных дополнительных знаний, повышенной культуры производства и обслуживания.

Эти и другие недостатки не позволяют эффективно использовать известный узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы в винтовых забойных двигателях и являются препятствием к широкому их применению.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы, содержащий полумуфту с радиальными и осевым проточными каналами, установленные в осевом проточном канале полумуфты подпружиненный контейнер с гидромониторной насадкой, установленный с возможностью осевого перемещения дорн переменного поперечного сечения, пружину, уплотнения подвижных и неподвижных соединений (см., например, патент № 2205933, от 15.11.2001, опубл. 10.06.2003 г. Бюл. № 16, М.7. Е21В 4/02).

Данное изобретение принято за прототип, т.к. в нем устранены некоторые существенные недостатки, присущие известным узлам регулирования силовой нагрузки на рабочие органы винтового забойного двигателя: на рабочем режиме весь объем промывочной жидкости, поступающей к двигателю от буровых насосов, подается в рабочие органы для совершения работы; на предельных и запредельных режимах большая часть промывочной жидкости, подаваемой к двигателю, поступает в узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы и разгружает рабочие органы от излишних нагрузок.

Недостатком известного узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы является то, что в нем отсутствует возможность предварительной установки величины оптимальной силовой нагрузки на рабочие органы, заблаговременного регулирования усилия сжатия пружины в зависимости от технической и энергетической характеристики винтового забойного двигателя.

Это не позволяет в полной мере использовать энергетические возможности каждого двигателя и обеспечить достаточную производительность, надежность и долговечность винтового забойного двигателя в конкретных геологических условиях.

Другим недостатком известного узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы является то, что он снабжен набором быстросменяемых гидромониторных насадок, каждая с различной величиной площади поперечного сечения проточного канала. В условиях буровых и ремонтных баз это представляет определенные технические и организационные трудности в сохранении, комплектации и в умелом использовании гидромониторных насадок, соответствующих типоразмеров и нередко техническими службами игнорируется. Таким образом снижается эффективность регулирования силовой нагрузки на рабочие органы.

Также недостатком известного узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы является то, что в нем не исключается возможность затирания, цементации и заклинивания дорна в гидромониторной насадке из-за малых радиальных зазоров между дорном и гидромониторной насадкой, в которых шлам, содержащийся в промывочной жидкости, в зазорах оседает, цементируется и соединяет неподвижно дорн и гидромониторную насадку, препятствуя протоку промывочной жидкости.

Эти и другие недостатки известного узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы не позволяют обеспечить необходимую надежность и долговечность и сокращают возможность его широкого использования в винтовых забойных двигателях при бурении нефтяных и газовых скважин.

Задачами предлагаемого изобретения являются устранение имеющихся недостатков известного узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы и создание возможности установления, изменения в широких пределах и регулирования силовой нагрузки на рабочие органы на рабочих, на предельных и на запредельных забойных нагрузках, предотвращение возможности интенсивного истирания, повышенного износа и аварийного разрушения рабочих органов, исключение возможности попадания шлама в рабочие органы через промывочные отверстия в долоте при спуско-подъемных операциях и в конечном счете повышение надежности и долговечности узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы и винтового забойного двигателя в целом.

Поставленные задачи решаются за счет того, что известный узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы, содержащий полумуфту с радиальными и осевым проточными каналами, установленные в осевом проточном канале полумуфты подпружиненный контейнер с гидромоторной насадкой, установленный с возможностью осевого перемещения дорн переменного поперечного сечения, пружину, уплотнения подвижных и неподвижных соединений, согласно изобретению содержит полую нажимную гайку, установленную в осевом проточном канале полумуфты для взаимодействия с подпружиненным контейнером и с выполненным в осевом проточном канале полумуфты внутренним выступом или дорном, причем дорн выполнен в виде установленного на шток сменного наконечника;

- на дорне выполнен упорный торец для взаимодействия с торцом гидромониторной насадки;

- пружина выполнена в виде единого неразъемного блока привулканизированных друг к другу тарельчатых пружин.

В предложенном узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы обеспечивается возможность перекрытия проточного канала до тех пор, пока силовая нагрузка на рабочие органы винтового забойного двигателя не достигнет определенной, наперед заданной допустимой условиями необходимой надежности и достаточной долговечности величины. Силовая нагрузка на рабочие органы представляет собой крутящий момент силы, развиваемый рабочими органами для преодоления момента сопротивления вращения долота, т.е. для преодоления забойной нагрузки.

При этом весь объем промывочной жидкости, поступающей от буровых насосов к двигателю, направляется в рабочие органы для совершения работы. Это обеспечивает максимальную эффективность использования энергетических возможностей винтового забойного двигателя.

В результате того, что предлагаемый узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы винтового забойного двигателя содержит полумуфту с радиальными и осевым проточными каналами, установленные в осевом проточном канале полумуфты подпружиненный контейнер с гидромониторной насадкой, установленный с возможностью осевого перемещения дорн переменного поперечного сечения, пружину, уплотнения подвижных и неподвижных соединений, кроме того, содержит полую нажимную гайку, установленную в осевом проточном канале полумуфты для взаимодействия с подпружиненным контейнером и с выполненным в осевом проточном канале полумуфты внутренним выступом или дорном, причем дорн выполнен в виде установленного на шток сменного наконечника, достигается возможность реализации назначения, т.е. обеспечивается периодическое и оперативное регулирование силовой нагрузки на рабочие органы, эффективное использование технических и энергетических возможностей винтового забойного двигателя и предотвращение интенсивного истирания, повышенного износа и аварийного разрушения рабочих органов при предельных и запредельных забойных нагрузках.

В результате того, что в предлагаемом узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы на дорне выполнен упорный торец для взаимодействия с торцом гидромониторной насадки, достигается повышение точности и четкости срабатывания и регулирования силовой нагрузки на рабочие органы при незначительном осевом смещении гидромониторной насадки, исключается возможность заедания, заклинивания и цементации дорна и гидромониторной насадки, узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы сохраняется на более длительный срок в работоспособном состоянии.

В результате того, что в предлагаемом узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы пружина выполнена в виде единого неразъемного блока привулканизированных друг к другу тарельчатых пружин, достигается сохранение на более длительный срок в работоспособном состоянии узла регулирования путем предотвращения попадания и накопления шлама в блоке тарельчатых пружин и исключения возможного их растрескивания при повышенных деформациях в связи с существенным повышением модуля упругости у резины при значительных совместных с тарельчатыми пружинами деформациями резины.

Таким образом, реализация отличительных признаков в совокупности с известными в предлагаемом узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы создает возможность ликвидировать недостатки, присущие известному узлу регулирования силовой нагрузки на рабочие органы и обеспечить возможность установления, изменения в широких пределах и регулирования силовой нагрузки на рабочие органы на рабочих, на предельных и на запредельных забойных нагрузках, предотвращения интенсивного истирания, повышенного износа и аварийного разрушения рабочих органов, исключения возможности попадания шлама в рабочие органы через промывочные отверстия в долоте при спуско-подъемных операциях и, в конечном счете, повышение надежности и долговечности узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы и винтового забойного двигателя в целом.

Для пояснения сущности предлагаемого изобретения представлен чертеж, на котором показан узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы. Продольный разрез.

Тонкими штрихпунктирными линиями изображены рабочие органы винтового забойного двигателя в месте установки в них узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы. Продольный разрез.

Узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы может быть установлен в вал турбины турбобура.

Узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы винтового забойного двигателя содержит полумуфту 1 с радиальными проточными каналами 2 и осевым проточным каналом 3, установленные в осевом проточном канале 3 полумуфты 1 подпружиненный контейнер 4 с гидромониторной насадкой 5, установленный с возможностью осевого перемещения дорн 6 переменного поперечного сечения, пружину 7, уплотнения подвижных соединений 8 и уплотнения неподвижных соединений 9. Узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы содержит также полую нажимную гайку 10, установленную в осевом проточном канале 3 полумуфты 1 для взаимодействия с подпружиненным контейнером 4 и с выполненным в осевом проточном канале 3 полумуфты 1 внутренним выступом 11 или дорном 6, причем дорн 6 выполнен в виде установленного на шток 12 сменного наконечника 13. На дорне 6 выполнен упорный торец 14 для взаимодействия с торцом 15 гидромониторной насадки 5.

В узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы пружина 7 выполнена в виде единого неразъемного блока привулканизированных друг к другу тарельчатых пружин. Дорн 6 закреплен в штоке 12 и имеет возможность на резьбе 16 вместе с контейнером 4 или самостоятельно перемещаться в осевом направлении относительно полумуфты 1.

Узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы устанавливается в ротор 17 рабочих органов (на чертеже показаны штрихпунктирными линиями) и закрепляется на резьбе 18 полумуфты 1 плотно.

Рабочие органы включают ротор 17 и статор 19 и вместе с узлом регулирования силовой нагрузки на рабочие органы образуют полость 20 высокого давления и полость 21 низкого давления с герметизацией полости уплотнениями 9 неподвижных соединений, выполненных в виде резиновых колец.

Гидромониторная насадка 5 выполняется из минералокерамики, из металлокерамики или из металла с износоустойчивым покрытием.

Дорн 6 переменного сечения выполняется металлическим с покрытием твердосплавными композиционными материалами.

В предлагаемом узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы винтового забойного двигателя возможны другие варианты исполнения деталей и узлов.

Работает узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы следующим образом.

При сборке узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы вращением полой нажимной гайки 10 перемещают контейнер 4 до соприкосновения его торца с внутренним выступом 11 полумуфты 1. Затем, далее вращая полую нажимную гайку 10 и сжимая пружину 7 на определенную величину, прижимают контейнер 4 к внутреннему выступу 11 полумуфты 1 с усилием, обеспечивающим поддержание возможного оптимального перепада давления на рабочих органах, соответствующего работе винтового забойного двигателя на экономически выгодных режимах в пределах от режима максимального КПД до режима «максимальной мощности» без сброса промывочной жидкости через узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы. Оптимальный перепад давления на рабочих органах устанавливается на основании энергетических возможностей винтового забойного двигателя. Таким образом осуществляется первый этап регулирования силовой нагрузки на рабочие органы, обеспечивающий более выгодное использование потенциальных возможностей винтового забойного двигателя при его повышенной надежности, достаточной долговечности и существенной экономической эффективности.

При работе узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы промывочная жидкость под избыточным давлением подается в рабочие органы, в полость 20 высокого давления, в радиальные 2 и в осевые 3 проточные каналы. По мере возрастания забойной нагрузки перепад давления на рабочих органах, а следовательно, и между полостью 20 высокого давления и полостью 21 низкого давления увеличивается до тех пор, пока не достигнет оптимальной величины, установленной при сборке узла регулирования.

Дальнейшее возрастание забойной нагрузки приводит к увеличению перепада давления между полостями 20 и 21 соответственно высокого и низкого давления, преодолению силы сжатия пружины 7, осевому перемещению контейнера 4 с гидромониторной насадкой 5 вниз и образованию зазора между упорным торцом 14 дорна 6 и торцом 15 гидромониторной насадки 5.

Промывочная жидкость под избыточным давлением протекает через образовавшийся гидравлический канал в узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы в осевой проточный канал полого ротора 17, через гидромониторную насадку 5, пружину 7 и полую нажимную гайку 10. В результате перепад давления на рабочих органах снижается, уменьшается силовая нагрузка на рабочие органы, уменьшается количество промывочной жидкости, протекающей через рабочие органы.

В связи с этим рабочие органы освобождаются от предельных и запредельных силовых нагрузок, уменьшается их истирание, износ и возможное разрушение и рабочие органы будут дольше находиться в работоспособном состоянии. При этом может быть достигнута наибольшая производительность рабочих органов.

При резком возрастании забойной нагрузки, например при переходе долота в пласт большей или меньшей вязкости, или при непредвиденном заклинивании долота перепад давления на рабочих органах повышается скачкообразно и промывочная жидкость под избыточным давлением воздействует на контейнер 4 с гидромониторной насадкой 5, перемещает его вниз и, преодолевая сопротивление пружины 7, моментально открывает проточный канал между упорным торцом 14 дорна 6 и торцом 15 гидромониторной насадки 5. При этом большая часть промывочной жидкости, поступающей в двигатель, под повышенным давлением сбрасывается в полость 21 низкого давления.

Перепад давления на рабочих органах резко уменьшается, и рабочие органы освобождаются от перегрузки: ротор 17 и статор 19 больше не подвергаются интенсивному истиранию, повышенному износу и аварийному разрушению и сохраняются в работоспособном состоянии.

Таким образом осуществляется второй этап регулирования силовой нагрузки на рабочие органы, обеспечивающий предотвращение возможности интенсивного истирания, повышенного износа и аварийного разрушения рабочих органов на рабочих, на предельных и на запредельных забойных нагрузках.

При выполнении буровых работ винтовыми забойными двигателями, в случае непредвиденных изменений геологических условий, возникает необходимость повышения жесткости энергетической характеристики двигателя. Для этого в узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы предусмотрена возможность изменения ранее установленной оптимальной силовой нагрузки на рабочие органы путем увеличения усилия прижатия упорного торца 14 дорна 6 к торцу 15 гидромониторной насадки 5 до усилия, соответствующего работе винтового забойного двигателя на режиме максимальной мощности. Для этого вращением штока 12 на резьбе 16 дорн 6 перемещается вниз на определенную величину. При этом пружина 7 сжимается и увеличивается усилие прижатия торца 14 дорна 6 к торцу 15 гидромониторной насадки 5.

Таким образом осуществляется третий этап регулирования силовой нагрузки на рабочие органы, обеспечивающий возможность повышения нагрузочной способности рабочих органов от оптимального до максимального режима работы винтового забойного двигателя.

При необходимости смягчения энергетической характеристики винтового забойного двигателя на буровой достаточно повернуть шток 12 на резьбе 16 и поднять его на некоторую определенную величину для образования зазора (и проточного канала) межу упорным торцом 14 дорна 6 и торцом 15 гидромониторной насадки 5. При этом некоторая часть объема промывочной жидкости будет беспрепятственно протекать через узел регулирования, минуя рабочие органы, и смягчать энергетическую характеристику двигателя при каждом режиме работы винтового забойного двигателя.

Таким образом осуществляется четвертый этап регулирования силовой нагрузки на рабочие органы, обеспечивающий работу рабочих органов на щадящих режимах с уменьшенной силовой нагрузкой на рабочие органы.

В результате того, что в предлагаемом узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы содержится полая нажимная гайка 10, установленная в осевом проточной канале 3 полумуфты 1 для взаимодействия с подпружиненным контейнером 4 (с гидромониторной насадкой 5) и с выполненным в осевом проточном канале 3 полумуфты 1 внутренним выступом 11 или дерном 6, причем дорн 6 выполнен в виде установленного на шток 12 сменного наконечника 13, достигается и реализуется возможность установки оптимальной величины усилия сжатия пружины 7, соответствующего экономически оправданной силовой нагрузке на рабочие органы винтового забойного двигателя, обеспечивающего сброс давления промывочной жидкости из полости 20 высокого давления в полость 21 низкого давления (при достижении этой величины) и снижения силовой нагрузки на рабочие органы при дальнейшем возрастании забойной нагрузки. При этом реализуется возможность быстрой замены износившегося или аварийно промытого сменного наконечника 13 непосредственно на буровой. Это обеспечивает достижение технического результата: реализации назначения, заключающегося в регулировании силовой нагрузки на рабочие органы при достижении оптимальных силовых нагрузок на рабочие органы, в снижении силовых нагрузок при дальнейшем возрастании забойной нагрузки и в предотвращении интенсивного истирания, преждевременного износа и аварийного разрушения деталей и винтового забойного двигателя в целом. В связи с тем, что в предлагаемом узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы на дорне 6 выполнен упорный торец 14 для взаимодействия с торцом 15 гидромониторной насадки 5, создана и реализуется возможность перекрыть проточный канал торцовыми поверхностями и при незначительном превышении установленной при сборке оптимальной силовой нагрузки на рабочие органы, узел регулирования существенно увеличивает площадь проходного сечения проточного канала, образованного между упорным торцом 14 дорна 6 и торцом 15 гидромониторной насадки 5 и обеспечивает сброс определенного объема промывочной жидкости из полости 20 высокого давления в полость 21 низкого давления, при котором снижается перепад давления на рабочих органах, снижается силовая нагрузка на рабочие органы, снижается возможный износ ротора 17 и статора 19, повышается их надежность и долговечность.

В связи с тем, что в предлагаемом узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы пружина 7 выполнена в виде единого неразъемного блока привулканизированных друг к другу тарельчатых пружин, достигается защита тарельчатых пружин от воздействия на них промывочной жидкости, предотвращается попадание шлама в места размещения тарельчатых пружин и исключается возможность растрескивания тарельчатых пружин при предельных и запредельных забойных нагрузках.

В узле регулирования силовой нагрузки на рабочие органы уплотнения 8 подвижных соединений обеспечивают герметичность контейнера 4 в полумуфте 1 и снижают просачивание промывочной жидкости из полости 20 высокого давления в полость 21 низкого давления, уплотнения 9 неподвижных соединений герметизируют детали и узел в целом в роторе 17.

Резьба 18 служит для подсоединения и крепления полумуфты 1 в полом роторе 17.

При изменении забойной нагрузки и перепада давления на рабочих органах в процессе бурения скважин регулирование силовой нагрузки на рабочие органы осуществляется автоматически.

Автоматическое регулирование силовой нагрузки на рабочие органы осуществляется следующим образом.

Силовая нагрузка на рабочие органы в значительной степени зависит от забойной нагрузки и контролируется перепадом давления на рабочих органах.

Под действием увеличивающегося, свыше установленного оптимального, перепада давления на рабочих органах, связанного с повышением забойной нагрузки, контейнер 4 с гидромониторной насадкой 5 смещается вниз и сжимает пружину 7. При этом между упорным торцом 14 дорна 6 и торцом 15 гидромониторной насадки 5 образуется зазор, который по мере возрастания перепада давления на рабочих органах увеличивается, повышая площадь поперечного сечения проточного канала. В результате расход промывочной жидкости через узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы возрастает, а через рабочие органы снижается, от этого снижается частота вращения долота и уменьшается количество выбуренной породы, улучшается промывка и очистка забоя от выбуренной породы и снижается забойная нагрузка. И как результат, снижается перепад давления и уменьшается силовая нагрузка на рабочие органы.

В связи с уменьшением перепада давления на рабочих органах, вызванным снижением забойной нагрузки, контейнер 4 с гидромониторной насадкой 5 под действием пружины 7 поднимается вверх, и величина площади поперечного сечения проточного канала уменьшается или проточный канал перекрывается полностью.

В результате расход промывочной жидкости через узел регулирования силовой нагрузки на рабочие органы уменьшается, вызывая увеличение расхода промывочной жидкости через рабочие органы.

При этом частота вращения полого ротора 17 и долота увеличивается, повышается количество выбуренной породы и восстанавливается заданный узлом регулирования силовой нагрузки на рабочие органы режим работы винтового забойного двигателя.

Таким образом, реализация отличительных признаков предлагаемого узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы винтового забойного двигателя в сочетании и в совокупности с известными, создает возможность ликвидировать недостатки, присущие известному узлу регулирования силовой нагрузки на рабочие органы, и обеспечить достижение положительного технического результата - реализации назначения:

- создана возможность установления, изменения в широких пределах и периодического и оперативного регулирования силовой нагрузки на рабочие органы на рабочих, на предельных и на запредельных забойных нагрузках;

- предотвращение возможности интенсивного истирания, повышенного износа и аварийного разрушения рабочих органов и сохранение на более длительный срок узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы и всего винтового забойного двигателя в работоспособном состоянии;

- повышение производительности винтового забойного двигателя за счет снижения непроизводительных потерь промывочной жидкости и более эффективного использования энергетических возможностей двигателя при повышении надежности и долговечности;

- исключение возможности попадания шлама в рабочие органы через промывочные отверстия в долоте при спуско-подъемных операциях и в конечном счете повышение надежности и долговечности узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы и винтового забойного двигателя в целом.

Все это позволяет уменьшить потери и сократить непроизводительный расход промывочной жидкости, повысить производительность, надежность и долговечность, снизить производственные затраты на бурение нефтяных и газовых скважин, повысить экономическую эффективность использования узла регулирования силовой нагрузки на рабочие органы винтового забойного двигателя, т.е. позволяет решить поставленные в изобретении задачи.