钢丝作业是一种井下技术作业，通过缠绕在绞车滚筒上的钢丝，利用滚筒的转动带动钢丝的上提下放，进而带动钢丝末端连接的工具串对井下工具进行操作的一种作业，其特点是精细度高、风险大。适用于海上油气田的完井、修井和测试等各个环节，是海上油气田作业中最常用和最成熟的一种工艺。由于其设备轻便、操作简单、适用范围广和易于下井等特点，在海洋石油行业中应用广泛[2]。钢丝作业工具种类繁多，其中J型工具属于投捞工具，常用于例如”Y”型堵塞器等井下工具的投捞作业。

1 工具介绍及工作原理

J型投捞工具是Camco公司设计的工具，其按照震击脱手方向的不同分为JD和JU两类，其中JD全称为Jar Down，即向下震击，JU全称为Jar Up，即向上震击。JD中按照芯轴的长短又分为JDC和JDS两种，C指常规长度的芯轴，S指较短长度的芯轴，同样JU也可分为JUC和JUS。

常规检验组准确96例，错误10例，检验结果准确率88.89%，误诊率9.82%，治疗有效率89.81%，失控1，假受控5，真受控率95.37%；PDCA改进组准确102例，错误3例，准确率94.44%，误诊率2.77%，治疗有效率96.29%，失控0，假受控0，真受控率100%；差异有统计学意义（P＜0.05）。

J型投捞工具的结构主要分为外套和内杆两部分，以向下震击脱手的JDC为例，外套可拆分为被打捞本体、打捞外套、外弹簧、打捞爪、打捞爪滑块，内杆可分为顶部压帽、顶丝、内弹簧、芯轴。在使用时根据作业内容的不同装上合适的销钉就可以进行投捞井下工具的作业。

  

图1 JDC在销钉未切断时的结构图

无论是JD还是JU，其工作原理都是通过井下工具串快速上提或下放而产生的震击力，切断芯轴与外套连接处的销钉，使芯轴与外套的相对位置产生变化，进而改变投捞工具的内部结构，完成工具的抓取或脱手的井下作业。以向下震击脱手的JDC为例，JDC外套上的打捞爪有角度为90°的台阶面，可作用于井下工具的打捞颈处，完成井下工具的抓取作业。当需要将井下工具脱手时，由地面钢丝绞车转动滚筒慢速拉起工具串并快速下放，使工具串对JDC有一个向下的震击力，此时芯轴由于有井下工具的阻挡处于静止的趋势，而外套直接与钢丝工具串相连接，在震击力的作用下有一个向下移动的趋势，位移趋势的不同使连接外套和芯轴的销钉受到剪切力的作用。芯轴上的内弹簧在安装好销钉时处于压缩的状态，经过一定次数的震击后销钉切断，内弹簧释放并带动芯轴向上移动，芯轴作用于打捞爪滑块，滑块带动打捞爪一同向上移动。在打捞爪和外套的接触面上有一斜面，打捞爪向上移动的同时会向外张开，从而释放井下工具，完成脱手作业。向上震击剪切销钉的投捞工具JU，其工作原理本质上和JDC是一样的，都是通过芯轴和外套的相对位移剪切销钉以达到脱手的目的，区别是JU为芯轴通过被打捞本体与钢丝工具串直接相连，在向上震击过程中有向上位移的趋势，而其外套由于打捞爪抓住被打捞工具相对芯轴处于向下位移的趋势，因此是向上震击剪切销钉。

  

图2 JDC在销钉切断后的结构图

  

图3 JUC在销钉切断后的结构图

2 型号区分与比较

根据井下不同的作业情况，作业人员要熟悉J型投捞工具的各种尺寸，恰当选择所要使用的投捞工具，并选择合适材质的销钉以利于井下作业。在下井前要检查工具的状态，确保工具各丝扣连接紧固，各部件没有损伤和过度锈蚀的情况，最好试验一下工具能否抓住被打捞工具，能否剪切销钉以及在销钉剪切后打捞爪能否张开，以确保不会出现无法脱手的情况。以下两个表格为J型投捞工具常用型号的尺寸，可为现场应用提供参考。

虽然J型投捞工具有通用性强容易脱手等优点，但在现场实际应用中还是需要作业人员对其工作原理和各种型号的尺寸都有较深的了解，才能在现场作业中解决各种问题从而完成井下作业，以下列举两个现场实例以供读者进行参考。

为了确保计算方法的正确性，在对实测数据进行计算前，先用文献［1］提供的示例数据进行了验算：按照式（4）～式（9），可以计算文献［1］表B.1及表B.2的结果，但无法按照式（10）～式（14）计算出文献［1］表B.3的结果。本文直接用四参数坐标转换软件［7］进行计算，获得文献［1］示例数据的平面位置精度SXY =1.0 mm，文献［1］给出的结果SXY =1.1 mm。在计算时需要注意，文献［1］采用三参数进行坐标系旋转，自由度为51；文献［7］采用四参数进行坐标系旋转，自由度为39。

3 现场应用

销钉剪切方向的不同，使两者在应用范围上也有所区别，JD由于是向下震击剪切销钉脱手，常用于常规的井下投捞作业，此时井下工具在一定深度可以向下遇阻，可以通过向下震击使JD释放井下工具。而JUS则用于打捞落井工具或打捞井下钢丝等作业[3]，在需要时可以向上震击剪切销钉起出工具串。比如打捞落井钢丝时，由于钢丝的弹性，工具串向下震击可能不会有硬遇阻的现象，不利于JD投捞工具的脱手，因此需要使用向上震击脱手的JU抓取捞矛进行钢丝打捞作业。

应用案例一：2014年在南海东部某平台，钢丝作业投Y型堵塞器的作业中，Y堵投下后向上起工具串时，工具串意外落入井内，经过分析，工具串落在Y堵上方，落井工具串顶部有正常的打捞颈，但打捞颈上方有较长的丝扣，可能造成无法抓取或抓取后不易脱手的情况，作业人员在认真分析井下情况并结合打捞工具的实际尺寸后，决定使用2-1/2'JUS并将其芯轴底部用车工销去一定长度，使工具可以抓住被打捞工具串的打捞颈，若遇到无法捞出的情况也可以脱手。最终成功捞出落井工具串。

周家喜让执法船赶紧向渔船靠拢，逼停渔船，登船检查。他发现船上江豚保护区禁止使用的非法捕捞工具，便要依法收缴。船上三人急了，想动手抢夺渔网，拉扯中险些跟周家喜发生冲突。

应用案例二：2016年初在渤海辽东作业区某平台，钢丝作业通井过程中遇卡，向上震击时由于拉力过大及钢丝疲劳等原因钢丝断裂落入井内，作业人员首先使用盲锤下入井内将工具串绳帽处的钢丝砸断，再使用钢丝寻找器下入井内探明井内钢丝顶部所在深度并进行造弯，之后使用JUS带着内捞矛进行打捞钢丝作业，捞出落井钢丝。

4 注意事项

JD和JU两类工具以销钉剪切方向的不同进行区分，在外观上和内部结构上都有一定的差异，在外观上，JU外套的被打捞本体部分有顶丝，用于固定被打捞本体与芯轴连接的丝扣，而JD的顶丝则作用在内部芯轴与顶部压帽连接处，从外观上看不到顶丝。在内部结构上，JU的芯轴与被打捞本体通过丝扣直接相连，打捞外套上虽然有丝扣但并不和被打捞本体连接。而JD的芯轴则是与压帽相连，打捞外套与被打捞本体通过丝扣相连。内部结构的不同决定了震击时芯轴和外套的相对移动趋势的不同，进而造成了JU和JD在销钉剪切方向上的不同。

对于目标跟踪应用系统采用CKF滤波过程中，同样存在类似情况。其系统由式(1)描述，状态方程是线性的，量测方程的非线性仅与直角坐标下目标的位置x,y,z有关。对线性变量和非线性变量进行区别处理，减少采样的容积点，有利于降低计算复杂度，减少计算量[6-9]。由于降维CKF依然采用三阶球面-径向容积积分准则，理论估计精度为三阶多项式精度，因此滤波精度与常规CKF相当，针对目标跟踪的CKF算法量测更新过程可以进一步简化。

 

表1 JDC常用型号的尺寸型号

  

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表2 JUS常用型号的尺寸

  

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5 结语

J型投捞工具是一种常见的井下投捞工具，具有通用性强、结构稳固，抓取牢靠，容易脱手等优点，可广泛用于不同的井下钢丝作业，是钢丝作业工具箱中的标配工具。

【参考文献】

[1]Q/HS YF.钢丝作业操作规范.中海油田服务股份有限公司企业标准,314-2015

[2]张均.海上油气田完井手册[M].北京:石油工业出版社,1998:641-671

[3]谭章龙,司念亭,郭士富,等.钢丝作业“鸟窝”防范与治理技术应用实践[J].石油机械,2010,38(8):50-53