安裝有拖車的支撐劑輸送系統和相關方法與流程

2023-05-09 05:33:46

1.相關申請

本申請要求於2014年2月7日提交的、名稱為「安裝有拖車的支撐劑輸送系統」的美國專利申請第14/175,340號以及於2014年6月20日提交的、名稱為「用於輸送、運輸和儲存用於在井場處輸送和使用的支撐劑的方法」的美國專利申請第14/310,648號的權益和優先權，這些申請的全部內容通過引用併入本文。

2.技術領域

本發明涉及將支撐劑輸送到井場。更特別地，本發明涉及支撐劑貨櫃、用於使支撐劑貨櫃將其中的支撐劑排出到輸送機上的技術以及用於運輸到井場的其他手段。本發明還涉及適合於允許其上的裝載物能夠沿著拖車的長度平移移動的貨車拖車。

3.

背景技術：

水力壓裂是由於加壓流體的存在所造成的巖層中的碎裂傳播。水壓裂縫在礦脈或巖脈的情況下可以自然地形成，或者可以是人為的，以釋放石油、天然氣、煤層氣、或用於提取的其它物質。壓裂是通過鑽入到儲集巖地層中的井筒完成的。來自高增壓的壓裂流體的注射的能量在巖石中形成新的通道，該通道可以增加化石燃料的提取率和最終採收率。一般通過將支撐劑引入到所注射的流體中在注射後保持裂縫寬度。支撐劑是防止裂縫在注射停止時閉合的材料，例如砂粒、陶瓷粒、或其他顆粒。

隨著過去十年內水力壓裂的崛起，對支撐劑的需求急劇上升。目前全球供應緊張。全球支撐劑供應商的數量自2000年以來從少數增加至超過50個的砂、陶瓷支撐劑和樹脂塗層支撐劑的生產商。

目前為止，主要的支撐劑是由古風化石英構成的矽砂，其是在地球的大陸地殼中最常見的礦物。與在手指間揉搓時通常有砂礫感的常見砂不同，用作支撐劑的砂由於其圓的、球形的形狀和嚴格分級的顆粒分布而傾向於摸起來是滾動的。砂品質是沉積和加工兩者的函數。粒度至關重要，這是因為受井下條件和完井設計的限制，任何給定的支撐劑都必須可靠地落入某些篩目範圍內。一般地，較粗糙的支撐劑由於顆粒間的較大孔隙而允許較高的流動能力。然而，由於用於承受通常在深的含油地層和含氣地層中出現的應力的顆粒與顆粒的接觸點相對較少，所以較粗糙的支撐劑在應力下可能更易於破裂或者被壓碎。

一般地，在任何水力壓裂操作中，需要大量的這種支撐劑。一般地，已經難以在壓裂現場處有效地儲存支撐劑。另外，已經發現，將支撐劑有效地運輸到期望的位置是相當困難的。通常，支撐劑在貨車的後部被拖運到期望的位置，並且就地傾卸。在這些情況下，支撐劑通常暴露於不利的天氣條件。這會在支撐劑的儲存期間大大降低其品質。另外，將支撐劑保持在水力壓裂現場的貨櫃中需要在儲存設施方面投入大量資金。一般地，在設施接設施的基礎上執行這種儲存設施的卸載。這樣，需要能夠將支撐劑有效地運輸到與水力壓裂位置相鄰的期望位置，並且將支撐劑儲存在該位置處。

儲存用於在井場處使用的支撐劑的現有方法已涉及在結構設施方面的大量投資。特別地，已經建立筒倉以儲存用於在壓裂操作中使用的支撐劑。筒倉通常會具有數百萬美元的成本。無論何時使用這類筒倉，都存在容納在筒倉中的支撐劑被汙染的可能性。大型儲存設施通常混合不同類型和品質的支撐劑。這樣，較低品質的支撐劑可能與較高品質的支撐劑混合，以產生不期望的被汙染的組合。

在這種壓裂操作期間，高品質支撐劑的可用性始終是主要問題。如果支撐劑在井場處不可用，則壓裂操作可能會拖延直到支撐劑可用的時候。在其他情況下，壓裂操作的操作者可能會被迫使用較低品質的支撐劑以繼續操作。這樣，需要能夠使高品質支撐劑在壓裂操作期間總是可用的。還有利的是提供避免不同類型的支撐劑的混合物的系統以及避免支撐劑供應的汙染。

在一些情況下，使用軌道車將支撐劑輸送到壓裂位置。將支撐劑從軌道車中卸載到氣動散裝拖車中。然後氣動散裝拖車可以將支撐劑輸送到井場。通常，在支撐劑留在散裝物料列車中期間，散裝物料列車將必須留在現場。這樣，該列車不能用於其他用途。這給壓裂操作增加了額外的成本。最終，在列車完全卸載後，新的散裝物料列車必須被運輸到期望的位置，然後用作儲存設施。這樣，發展出以下需要：將全部支撐劑從散裝物料列車中快速地移出，並且儲存這種支撐劑直到需要支撐劑的時候。

過去，已經授權了與儲存和運輸設施相關的多個專利。例如，於2008年7月31日公開的McGough等人的美國專利公開第2008/0179054號示出了一種散裝物料儲存和運輸系統。特別地，該儲存系統安裝在貨車的拖車上。該儲存系統包括限定適合於將聚集物料容納在其中的內部空間的壁。在貨櫃的底部提供漏鬥。這些漏鬥具有傾斜的壁。漏鬥可以延伸以使得物料能夠從貨櫃的內部適當地輸送到貨櫃之外的位置。使用致動器來展開和摺疊貨櫃。

2007年7月10日授權給L.Saik的美國專利第7,240,681號描述了一種用於使地層砂脫水和將其回收的拖車式行動裝置。拖車被安裝到貨車可牽引的拖車以將砂容納於其中。貨櫃具有一對傾斜的端壁。貨櫃的後端是可適當打開的，以使得砂能夠從其中移出。在貨櫃的前部上提供氣夯錘或水力夯錘，以使得貨櫃能夠被有角度地向上抬起，以使得砂能夠通過在貨櫃後部的門被卸出。

1981年1月27日授權給Gray等人的美國專利第4,247,228號描述了一種具有氣動輸送機的自卸貨車或拖車。貨櫃安裝到車輪上的框架。水力夯錘使貨櫃傾斜，用於通過後部出口傾卸。氣動輸送機由框架支持，進氣口在貨櫃的後部。門使得固體能夠通過重力常規地傾卸或者由氣動貨櫃吹送到儲存設施。貨櫃具有在其中形成的頂部裝貨口，以使得固體能夠被引入到貨櫃的內部。

1958年12月23日授權給Fisher等人的美國專利第2,865,521號示出了具有適合於將散裝物料容納在其中的內部空間的散裝物料貨車。使用氣動輸送機，以使得能夠將這種物料從貨櫃的底部移出。在貨櫃相對的側上提供有一對傾斜的壁，以使得貨櫃內的散裝物料能夠被傳送到集裝 箱的底部。在輸送機的頂部提供有頂部裝貨口。氣動輸送機連接到貨櫃的底部。

1991年2月26日授權給F.M.Barr的美國專利第4,995,522號描述了一種用於散裝粒狀物料的底部傾卸散裝貨櫃設備。船運貨櫃具有帶有排料口的下壁。提供用於打開和關閉排料口的門。門由用於相對於貨櫃垂直運動安裝的致動結構來致動。致動結構具有在貨櫃的角落用作常規提升連接器或託狀物的上部。它們與常規的掛鈎協作，使得升高致動結構使門打開而降低致動結構使門關閉。這使得貨櫃內的粒狀物料能夠被傾卸到較低的貨櫃或運輸工具中，而不需專門的提升或打開設備。

2002年6月11日授權給McDonald等人的美國專利第6,401,983號提供了一種用於儲存和運輸固體和液體散裝物料的散裝貨物貨櫃。散裝貨物貨櫃包括適合於容納散裝物料的容器和具有大致水平布置的支撐件附接的支承架組合件。貨櫃部分形成為在其中具有排料口的至少一個漏鬥，所述排料口適合於將容納在容器中的散裝物料排出。

1979年2月6日授權給Calvert等人的美國專利第4,138,163號公開了一種用於裝卸可流動顆粒物料的散裝物料貨櫃。該貨櫃具有密閉的、通常為矩形的平行六面體結構，該結構具有側壁、端壁和頂部。導管使得顆粒物料能夠引入到貨櫃主體和能夠從貨櫃主體中收回。下底座部分支撐在其每個角落的垂直彎曲板。垂直彎曲板支撐其頂部之間相對的縱向和橫向彎曲板對。

1990年3月20日授權給T.Koskinen的美國專利第4,909,556號提供了一種用於運輸散裝物料的運輸貨櫃。該運輸貨櫃具有上部中的填充孔和後部中的排空裝置。為了裝載和卸載，提供可打開的側面部分。具有氣動壓力排出裝置性質的排空裝置使得物料能夠從貨櫃中自由地流動通過單向閥。

2011年6月28日授權給A.M.Townsend的美國專利第7,967,161號提供了一種用於船運散裝可流動物料的船運貨櫃襯墊系統。該系統具有專門適應的船運貨櫃襯墊，其為自支撐的而不需要後置式剛性支撐條以在填充和排出期間將襯墊保持在船運貨櫃內。該系統具有內部支撐擋板的 布置，所述擋板與適於使貨物荷載分布在貨櫃的整個長度上的多個外部錨定帶聯合操作。

1997年11月25日授權給Gaddis等人的美國專利第5,690,466號示出了用於顆粒物料貨車箱的斜板。斜板組合件包括樞軸連接到貨車箱的相對側壁的多個斜板部分，以可在升高的不工作位置和降低的工作位置間移動。在降低的位置中，顆粒物料由於重力沿斜板部分流動，以排出到位於貨車箱車板之下的螺旋鑽組合件中。在升高的位置中，散裝物料或其他貨物可以被裝載到貨車箱中。

過去，已經存在已經公開的專利申請公開以及授權給本申請發明人的與用於運輸支撐劑的貨櫃相關的專利。例如，於2013年8月13日授權給本申請發明人的美國專利第8,505,780號描述了一種支撐劑儲存容器，其包括具有內部空間的第一貨櫃和以間隔開的關係被支撐在第一貨櫃之上的第二貨櫃。第一貨櫃具有固定到其底壁的底部裝貨口。底部裝貨口能夠在打開位置和關閉位置之間移動。第一貨櫃在其頂壁處具有開口。第二貨櫃具有在其底壁上形成的底部裝貨口。第二貨櫃的底部裝貨口與第一貨櫃的開口對準，使得第二貨櫃中的支撐劑能夠通過其裝貨口流入第一貨櫃的內部空間中。貨櫃中的每個都包括第一、第二、第三和第四傾斜表面，所述傾斜表面位於內部空間中並且從其相應側壁和端壁朝向底部裝貨口延伸。

2013年6月27日公布的本申請發明人的美國專利公開第2013/0164112號描述了一種輸送和儲存用於在井場處使用的支撐劑的系統以及用於這種支撐劑的貨櫃。所述方法包括以下步驟：將容器中的支撐劑裝載運輸到期望的位置；將支撐劑裝載從容器移動到貨櫃中，以產生裝載有支撐劑的貨櫃；將裝載有支撐劑的貨櫃卸載到氣動散裝拖車中；和將氣動散裝拖車中的卸載的支撐劑運輸到井場。將貨櫃放置到貨車車板上並且移動到容器附近。將裝載有支撐劑的貨櫃放置到傾斜機構上，然後使之傾斜使得將支撐劑通過貨櫃的限料閘排出到料鬥中。

2013年6月27日公布的本申請發明人的美國專利第2013/0161211號描述了一種支撐劑儲存容器，其包括具有內部空間的第一貨櫃和以間隔開的關係被支撐在第一貨櫃上的第二貨櫃。第一貨櫃具有固定到其 底壁的底部裝貨口。底部裝貨口能夠在打開位置和關閉位置之間移動。第二貨櫃具有在其底壁上形成的底部裝貨口。第二貨櫃的底部裝貨口與第一貨櫃的開口對準，使得第二貨櫃中的支撐劑能夠通過其裝貨口流入第一貨櫃的內部空間中。

已經授權了與用於運輸和儲存支撐劑的貨櫃相關的各種外觀設計專利。例如，於2013年8月20日授權給本申請發明人的美國外觀設計專利第688,349、688,350和688,351號都描述了支撐劑容器的多個設計。於2013年8月27日授權給本申請發明人的美國外觀設計專利第D688,722號也描述了支撐劑容器的設計。

過去，還已經授權了與貨櫃拖車相關的各種專利。例如，於1985年9月17日授權給Walker等人的美國專利第4,541,768號描述了一種具有能夠垂直移動的滾動託盤的貨櫃拖車，在所述滾動託盤上具有平行滾輪，所述滾輪在切向於滾動平面時允許貨櫃移動到拖車上或者從拖車移開。拖車的可垂直移動的腳輪託盤在其上具有固定的腳輪，其中腳輪的轉動軸線在拖車中心附近與垂直軸線相交。在輪子在滾動平面處為貨櫃提供唯一支撐時，貨櫃可以繞著垂直軸線轉動到任意期望的位置。

2006年9月5號授權給H.Cox的美國專利第7,100,896號描述了一種包括多個動力起重機的船運貨櫃裝卸系統，所述起重機中的每個都包括上和下貨櫃附接構件並且能夠選擇性地與貨櫃的上和下角鎖鑄件接合。每個附接構件由能夠相對於垂直標準滑動地安裝的引導套來承載，其中上引導套與動力傳動構件主動地接合，使得利用與貨櫃角鎖接合的附接構件，同時啟動四個起重機允許使船運貨櫃相對於車輛升起和/或下降。

2006年11月14日授權給Quenzi等人的美國專利第7,134,829號提供了一種貨物拖車，其包括框架、安裝到框架的至少兩個車軸以及平臺。車軸在其兩相對的端處具有輪子，用於將框架可移動地支撐在地面上。平臺樞軸轉動地安裝到框架並且能夠通過至少兩個支撐件相對於框架繞著第一軸線以及相對於框架繞著第二軸線樞軸轉動。

2011年1月11日授權給Welch等人的美國專利第7,866,933號公開了 一種具有框架的貨櫃拖車，所述框架被布置為在貨櫃周圍的單個單元，使得能夠在貨櫃的四個區域中將框架附接到貨櫃，以提升貨櫃。拖車框架能夠通過側向地展開和收回、繞著水平軸線樞軸轉動以及繞著垂直軸線樞軸轉動布置在繞貨櫃周圍。

2010年9月28日授權給Garcia等人的美國專利第7,802,958號教導了一種多用途拖車平臺以及用於將貨物移動到這種拖車平臺上的方法。拖車平臺能夠具有附接到平臺構件的第一和第二行動裝置。第一行動裝置適於使貨物在平臺構件的後端和平臺構件的前端之間移動。第二行動裝置適於使貨物從在平臺構件上的一個取向轉動到平臺構件上的第二取向。多個滾輪被支撐在可樞軸轉動的平臺上。

2011年5月31日授權給Quenzi等人的美國專利第7,950,675號示出了一種用於可移動地支撐貨物的貨運工具。貨運工具具有配置為支撐貨物的框架以及在框架的每側處的至少兩個輪子。輪子中的每個都可轉動地安裝到相應的支撐臂。支撐臂可樞軸轉動地安裝到框架的相應側並且能夠相對於框架樞軸轉動以調節所述框架相對於支撐表面的高度和傾斜度中的至少一個。貨運工具能夠包括可移動地安裝到框架並且能夠沿著所述框架縱向移動的平臺。

2012年5月22日授權給Gaudet等人的美國專利第8,182,193號提供了一種用於運輸貨運貨櫃的拖車。該拖車具有框架，所述框架具有適於耦接到合適的道路車輛的前框架部分。一對可移位水平側梁緊固到前框架部分並且具有由一對鉸接臂形成的可鉸接後閘。貨櫃提升柱緊固到前框架部分的相對端以及用於與位於側梁之間的貨櫃可拆卸地連接的鉸接臂以使貨櫃在其之間升起和下降。

2012年11月20日授權給Simmons等人的美國專利第8,313,278號提供了一種配置為可拆卸且可互換地附接到拖車的模塊化可互換的貨物平臺。平臺單元能夠包括用於使貨物相對於平臺單元在縱向上移動並且用於使貨物相對於平臺單元在垂直方向上移動的多個行動裝置。

在這些現有技術參考文獻中，非常清楚的是，這些拖車都不適於與將支撐劑輸送到井場有關的用途。這些拖車的難題涉及支撐劑儲存貨櫃的 配置以及在這種貨櫃內含有的支撐劑的重量。現有技術參考文獻都沒有特別地適於允許將支撐劑從貨櫃排出到位於拖車車板之下的位置。另外，現有技術參考文獻都沒有公開能夠通過使用簡單的提升機構和/或叉車較容易地裝載和/或卸載的拖車的技術。

技術實現要素：

本發明提供了一種用於將支撐劑輸送到井場的設備。本發明的設備包括在其上具有車板的拖車和以與拖車的車板的縱向軸線平行的關係延伸的至少一個滾輪軌道。拖車具有連接到其的輪子以便允許拖車沿著位於下面的表面移動。滾輪軌道基本在拖車車板的整個長度上延伸。

在本發明中，至少一個支撐劑貨櫃可平移地布置在滾輪軌道上。支撐劑貨櫃能夠沿著滾輪軌道從車板的一端移動到車板的相對端。輸送單元用於在拖車車板之下的位置從自支撐劑貨櫃接收支撐劑。輸送單元包括在拖車前端的後方和在拖車後端的前方的位置中位於拖車車板之下的料箱。輸送單元還包括與料箱配合的輸送機以將支撐劑從料箱移動到另一位置。通過拖車車板將支撐劑從支撐劑貨櫃排出並且到料箱中。

本發明還是一種輸送支撐劑的方法，該方法包括以下步驟：(1)將容器中的支撐劑裝載運輸到期望的位置；(2)將支撐劑裝載從容器移動到貨櫃中，以產生裝載有支撐劑的貨櫃；(3)將裝載有支撐劑的貨櫃卸載到氣動散裝拖車中；和(4)將氣動散裝拖車中的卸載的支撐劑運輸到井場。

容器為散裝物料列車的料鬥。運輸的步驟包括：在遠程位置處用支撐劑裝載料鬥，然後將散裝物料列車的料鬥中裝載的支撐劑運輸到期望的位置。移動的步驟包括將支撐劑從散裝物料列車的料鬥輸送到在貨櫃的頂部形成的裝貨口中。

貨櫃可以被放置在貨車的車板上。移動貨車，使得貨櫃與容器相鄰。這樣，空貨櫃是可用的，使得可以將支撐劑從散裝物料列車的料鬥輸送到貨櫃的內部空間中。

卸載的步驟包括：將裝載有支撐劑的貨櫃放置到傾斜機構上；使所放置的裝載有支撐劑的貨櫃傾斜一定角度，使得貨櫃的端壁以一定角度朝下；和將支撐劑從傾斜的貨櫃排放到貨櫃的限料閘。支撐劑流動通過貨櫃的限料閘進入到漏鬥中。將該流動的支撐劑從漏鬥輸送到氣動散裝拖車中。當支撐劑流動通過限料閘時，將空氣注入到貨櫃中。在卸載的步驟之前，多個裝載有支撐劑的貨櫃可以堆放在期望的位置處。

滾輪軌道包括沿著拖車車板縱向延伸的第一滾輪軌道和沿著拖車車板縱向延伸的第二滾輪軌道。第二滾輪軌道與第一滾輪軌道為間隔開的平行關係。多個支撐劑貨櫃以端對端的關係沿著拖車車板布置。支撐劑貨櫃能夠包括貨櫃主體和在貨櫃主體的底部形成的排出口。排出口能夠在關閉位置和打開位置之間移動，以便允許將支撐劑從貨櫃主體的內部空間排出。

本發明還提供了用於將支撐劑輸送到井場的方法。本發明的方法包括以下步驟：(1)形成拖車，該拖車具有沿著拖車車板縱向延伸的至少一個滾輪軌道；(2)將第一支撐劑貨櫃放置在與拖車車板的一端相鄰的滾輪軌道上；(3)使第一支撐劑貨櫃沿著滾輪軌道移動到遠離所述拖車車板的一端的位置；(4)在遠離拖車車板的一端的位置處將第一支撐劑貨櫃中的支撐劑排出；和(5)將排出的支撐劑輸送到井場處的位置。

在本發明的方法中，移動步驟包括將第二支撐劑貨櫃放置到與拖車車板的一端相鄰的滾輪軌道上，使得第二支撐劑貨櫃頂靠第一支撐劑貨櫃，以使第一支撐劑貨櫃沿著滾輪軌道平移。移動步驟包括將多個支撐劑貨櫃放置到滾輪軌道上，以便將第一貨櫃推到進行排出步驟的位置。排空的支撐劑貨櫃沿著滾輪軌道移動到與拖車車板的相對端相鄰的位置。該排空的支撐劑貨櫃能夠從拖車車板移除。

輸送步驟包括以下步驟：將位於拖車車板之下的料箱放置到遠離拖車車板的一端的位置，使得能夠將支撐劑排出到料箱中，以及將支撐劑從料箱輸送到在井場處的位置。形成拖車的步驟包括將一對滾輪軌道固定到拖車車板上的步驟，其中所述滾輪軌道為彼此平行的關係並且基本在拖車車板的整個長度上延伸。第一支撐劑貨櫃包括可打開的排出口。本發明的方法包括在第一支撐劑貨櫃移動到遠離拖車車板的一端的位置時打開所 述排出口。

前述部分旨在特別地描述本發明的實施例。應理解，在本發明的範圍內能夠對這些實施例進行修改。如此，該部分絕不應被理解為限制本發明範圍。本發明應當僅由所附權利要求及其法律等同物所限定。

附圖說明

圖1是如在本發明的系統中使用的貨櫃設備的透視圖。

圖2是如在本發明的系統中使用的貨櫃設備的端視圖。

圖3是本發明的系統的圖示。

圖4是示出了根據本發明的一個實施例的、用於輸送支撐劑的設備的側視圖。

圖5是示出了如在本發明的設備中使用的拖車的平面圖。

圖6是示出了如在本發明的設備中使用的拖車在卸載狀態下的側視圖。

圖7示出了本發明的方法中的起始步驟，在其中將單個支撐劑儲存貨櫃裝載到拖車的端部上。

圖8示出了本發明的方法中的另一步驟，在其中已經將空的支撐劑貨櫃從拖車的前端移除。

圖9示出了本發明的方法中的另一步驟，在其中使排空的支撐劑貨櫃沿著拖車向前移動。

具體實施方式

參照圖1，示出了根據本發明的一個實施例的支撐劑儲存設備10。支撐劑儲存設備10包括具有底壁14、頂壁16、一對側壁18和20和一對端壁22和24的貨櫃12。側壁18在底壁14和頂壁16之間延伸。側壁20也在底壁14和頂壁16之間延伸，並且與側壁18為大致間隔開的平行關係。 端壁22在底壁14和頂壁16之間延伸。類似地，端壁24在底壁14和頂壁16之間以及在側壁18和20之間延伸。頂壁16具有在其上形成的裝貨口26。裝貨口26是可打開的，以允許將支撐劑引入到貨櫃12的內部空間中。限料閘28位於端壁22上。限料閘28是可打開的，以允許支撐劑從貨櫃12的內部空間向外流出。

可以看出，端壁22在一對側壁18和20的端部處向內凹陷，以及在底壁14處和頂壁16處向內凹陷。這樣，貨櫃12的最外端30會提供用於端壁22的大致凸起的表面的保護結構。端壁22的這種凸起的形狀有利於使支撐劑通過限料閘28從貨櫃12的內部空間中向外匯集的能力。在端部30處的框架結構提高貨櫃12在該端部處的結構整體性，同時保護與限料閘28相關聯的機械結構。限料閘28可向上滑動以對內部空間打開。入口32通常位於端壁22處，並通過端壁22對貨櫃12的內部空間打開。該支撐劑入口適合於允許將支撐劑和/或空氣引入到貨櫃的內部空間中。這樣，當貨櫃12在井場或者其他位置時，可以通過支撐劑入口32將另外的支撐劑引入到貨櫃12的內部空間中。入口32還允許將空氣引入到貨櫃12的內部空間中，以促進貨櫃12內的支撐劑通過限料閘28排出的能力。入口32為可連接到合適軟管的管的性質。通風口34也位於端壁22處。通風口34對貨櫃12的內部空間打開，以使得過量的氣壓能夠向貨櫃18的外部排出。

貨櫃10被配置為在其中容納96000磅的支撐劑。因為每個軌道車可以運輸192000磅的支撐劑，所以一對貨櫃12可以容納來自軌道車的全部支撐劑。然而，常規的船運貨櫃可能缺乏容納如此大重量的結構整體性。這樣，支撐劑儲存設備10包括內部結構，該內部結構的預期目的為增強貨櫃12整體性。

特別地，縱向構件36位於貨櫃12的內部空間中。縱向構件36通常沿貨櫃12的內部空間的中央延伸。縱向構件36具有剛性地固定到端壁22的一端和剛性地固定到端壁24的相對端。該連接會維持端壁22和24的整體性，即使大重量的支撐劑壓靠其上也是如此。第一橫向構件38位於貨櫃12的內部空間中。第一橫向構件38具有固定到側壁18的一端和固定到側壁20的相對端。第二橫向構件40也位於貨櫃的內部空間中，並 且與第一橫向構件38為大致間隔開的平行關係。橫向構件38和40中的每個通常都位於相對於貨櫃12的高度而言的中央。第二橫向構件具有固定到側壁18的一端和固定到側壁22的相對端。橫向構件38和40配置為維持側壁18和20的整體性以對抗容納在貨櫃12的內部空間中的支撐劑的大重量。

圖2是示出了本發明的支撐劑儲存設備10的端視圖。特別地，貨櫃12的端壁22示出為在其上具有可滑動地容納在引導件42內的裝貨口28。合適的液壓機構或氣動機構可以與限料閘28相關聯以升高或降低限料閘28。在降低的位置中，限料閘28鎖閉以阻止支撐劑從貨櫃12的內部空間中流出。在升高的位置中，限料閘28會對貨櫃12的內部空間打開以允許支撐劑從其中排出。支撐劑入口32和通風口34示出為位於端壁22上。

在本發明的構思中，有利的是能夠將數個貨櫃堆疊在彼此之上。這樣，端部表面30在其上具有結構支柱44和46。類似地，水平結構件48和50會在貨櫃12的頂部和底部、在結構支柱44和46之間延伸。結構件提高貨櫃的整體性，使得大量的重量可以堆疊在貨櫃12上。此外，結構件44、46、48和50將貨櫃12的整體性提高到其中支撐的大重量。

圖3示出了本發明的系統60。系統60首先包括將支撐劑裝載運輸到容器62中的期望位置。容器62具有與散裝物料列車64相關聯的料鬥的性質。散裝物料列車64由位於鐵路岔道68上的機車66驅動。這樣，在本發明中，散裝物料被散裝物料列車64輸送到期望的位置。散裝物料列車64的容器62可以在該期望位置處被立即卸載，使得機車66可以送回散裝物料列車64用於其他鐵路用途。

鐵路岔道68示出為位於升高的位置中。這樣，貨櫃70、72、74和76可以位於容器62附近，並且與散裝物料列車64相鄰。貨櫃70、72、74和76中的每個都具有與本文中與圖1和2關聯示出的結構類似的結構。

貨櫃70的頂壁78上的裝貨口示出為相鄰於與容器62相關聯的輸送機80。換言之，散裝物料列車64的料鬥在輸送機80附近打開。輸送機80在容器62的門和在貨櫃70的頂壁78上的裝貨口之間延伸。一旦散裝物 料列車64的該料鬥向容器70中卸載完，輸送機80就能夠沿散裝物料列車64向前移動，使得另一料鬥能夠將其支撐劑內容物排出到貨車82的貨櫃72中。貨櫃70和72支撐在貨車82的車板上。類似地，輸送機84允許散裝物料列車64的另一料鬥卸載到貨櫃74中。貨櫃76能夠保持為靠近散裝物料列車64的另一料鬥，使得能夠進行其他卸載。

貨櫃裝卸機86布置為允許提升和運輸貨櫃70、72、74和76。具體地，在圖3中可以看出，貨櫃裝卸機86已經將貨櫃從貨車88中移除，並且已經將貨櫃90和92分別放置在傾斜機構94和96上。傾斜機構94和96包括樞軸轉動地連接到框架的支撐板。液壓機構此時能夠使板向上樞軸轉動，使得貨櫃90傾斜，以致端壁以一定角度向下面向漏鬥98。傾斜機構96也包括相似的結構，使得貨櫃92的端壁向下朝向漏鬥100。傾斜機構94和96允許支撐劑以非常快速、方便且安全的方式排出到各個漏鬥98和100中。

輸送機102延伸至漏鬥78的底部和氣動散裝拖車104的頂部。因此，通過在貨櫃92的端壁處的限料閘排出到漏鬥98中的支撐劑被輸送機102運輸到氣動散裝拖車104中。類似地，另一輸送機106從漏鬥100延伸至另一氣動散裝拖車108，以將支撐劑排出到氣動散裝拖車中。當氣動散裝拖車108中的每個都已經裝滿支撐劑時，此時這些氣動散裝拖車104和108可以將支撐劑運輸到井場。

平板貨車110和112排隊以容納另外的貨櫃114。貨車112布置為與貨櫃114相鄰，使得貨櫃裝卸機116能夠將貨櫃放置到貨車112的平板上。然後，貨車112可以移動到與散裝物料列車64相鄰的另外的位置，用於進一步卸載與其相關聯的料鬥。這樣，可以看出，各種平板貨車的工作檯允許將支撐劑從散裝物料列車64的料鬥中高效和有效地移除。

在圖3中，貨櫃114布置為堆疊配置。因為貨櫃是空的，所以如圖3中所示，貨櫃114被堆疊為五層高。然而，在本發明的構思中，如果與可用的散裝物料拖車104和108相比能夠更快地卸載散裝物料列車64的話，則裝滿的貨櫃也可以布置在堆中。通常，考慮到在貨櫃中支撐的大重量，貨櫃僅能夠被堆疊四層高。這些貨櫃可以堆疊直到需要支撐劑的時候或者直到用於卸載這樣的貨櫃的裝備可用的時候。

本發明的系統中使用的貨櫃中的每個都是專門設計的8英尺乘20英尺的貨櫃，其能夠容納96000磅的支撐劑。貨櫃能夠由可獲得的並且經濟的平板車、低車板和貨櫃底盤來移動。如圖3中所示，設施需要僅1.5英畝來管理4千5百萬磅的支撐劑。空的貨櫃能夠堆疊五層高，而滿的貨櫃能夠堆疊三或四層高。能夠使用捆綁來確保安全。與本發明相關聯的貨櫃允許以高效和有效的方式移除支撐劑。能夠通過入口注入空氣，以有利於支撐劑在限料閘處向外流出。在此布置中，已經發現，可以在15分鐘內卸載90000磅的支撐劑。

貨櫃中的每個都能夠布置為每160平方英尺的佔地面積儲存360000磅的支撐劑。卸載設備能夠在少於二十分鐘的時間內卸載一個軌道車，或者在少於48小時的時間內卸載120個車組的列車。能夠同時卸載多個軌道車。

能夠根據需要多或少的支撐劑來調整貨櫃布置的規模。能夠使用WMS庫存控制系統。在這種系統中，每個貨櫃中都能夠被打上條形碼並且登記以按支撐劑的篩孔尺寸來跟蹤庫存的支撐劑的量。一旦貨櫃被裝載，它們在場地中就能夠容易並且安全地堆疊起來。這樣，使用的是空中的空間而不是場地的空間。所需要的僅是堅固的地基和適當的貨櫃裝卸設備。

支撐劑從貨櫃被卸載到氣動散裝拖車。這樣，支撐劑會保持乾燥，並且與平地儲存的支撐劑相比操作較少。當支撐劑被需要時，貨櫃移動機將貨櫃移到液壓底盤。然後，支撐劑被傾倒到漏鬥中。使用風箱來將支撐劑吹出貨櫃。

本發明的方法確保現場緊靠鐵路岔道。與筒倉設施相比，本發明的方法能夠快速地實施。通常，會需要長達兩年的時間來建設這樣的筒倉設施。貨櫃的數量可以根據庫存的需求來調整。在鑽井現場處能夠移動並補給貨櫃的小型堆，以確保用於壓裂操作的連續庫存。與現有技術相比，本發明的系統可以使庫存移動到更接近生產現場。

本發明提供更低的每噸支撐劑總成本。特別地，能夠在礦的現場分階段安排空貨櫃。這用於為支撐劑供應商解決生產率的問題。這還用於為 支撐劑供應商提高生產量/利潤。能夠在現場儲存任何過度供給或過剩的產品。作為幫助支撐劑供應商解決他們的供應鏈問題的交換，這允許公司洽談更優惠的價格。

與其中氣動散裝拖車從散裝物料列車到井場不斷地來回移動的現有系統相比，本發明允許將這種支撐劑儲存在與鐵路線相鄰的位置中。因此，可以減少貨車駕駛員的疲勞。本發明的系統促進更安全的工作環境。維持更高品質的駕駛員儲備。此外，該系統符合運輸部的法規。

參照圖4，示出了根據本發明的教導的設備10。設備10包括拖車12，所述拖車具有位於拖車12的車板24上的多個支撐劑儲存貨櫃14、16、18、20和22。拖車12具有結構框架26，所述結構框架緊固到拖車12的車板24，以提高拖車12的結構整體性。一對輪子28、30被圖示為在拖車12的後端32附近支撐拖車12的車板24。滾輪軌道34位於拖車12的車板24上。貨櫃14、16、18、20和22中的每個都由軌道滾輪34支撐。

在圖4中，貨櫃14、16和18完全裝載有支撐劑物料。貨櫃14位於拖車12的端部32處。貨櫃16位於與貨櫃14的與拖車12的端部32相反的端部相鄰。類似地，貨櫃18位於靠著貨櫃16的端部並且大致位於拖車12的中心。貨櫃20被圖示為部分地填充有支撐劑物料。貨櫃20包括位於其底部處的排出口36。貨櫃14、16、18、20和22中的每個都會具有排出口36。排出口36被特別地配置為可打開的，以允許通過貨櫃的底部將支撐劑從貨櫃的內部排出。貨櫃22位於拖車12的前端38處。貨櫃22被圖示為不含有支撐劑物料。這樣，貨櫃22表示排空的貨櫃。

在圖4中能夠看出，在後端32和前端38之間的位置中存在位於拖車12的車板24之下的輸送單元40。特別地，輸送單元40會位於貨櫃20的排出口36之下。在圖4中能夠看出，支撐劑物料42已經被排出到料箱44中。輸送機能夠與料箱44配合，以將支撐劑42運輸到井場處的期望位置。輸送機能夠具有為了將支撐劑物料沿著其拉到井場處的期望位置而轉動的螺旋鑽的性質。料箱44還能夠具有用於將支撐劑物料與用於輸送到井場的其他化學物質進行混合的混合器的性質。

圖5是示出了拖車12的平面圖。可以看出，拖車12具有前端38和後端32。輪子28、30、50和52可轉動地安裝到拖車12，以允許拖車12在位於下面的表面上移動。拖車12包括側梁54、56。端梁58、60產生了拖車12的車板24的矩形構造。橫向構件62側在梁54、56之間延伸以提供拖車12的結構整體性。能夠將各種其他結構部件加入到這些部件，以進一步增強拖車12的結構整體性。

在圖5中能夠看出，存在沿著拖車12的車板24縱向地並且基本在拖車12的整個長度上延伸的第一滾輪軌道34。第二滾輪軌道64布置為與第一滾輪軌道34成間隔開的平行關係。滾輪軌道34和64提供了能夠供支撐劑貨櫃放置在其上的表面。滾輪適當地被配置，使得能夠通過在支撐劑貨櫃的一端上簡單地推動而使貨櫃容易地移動，從而使支撐劑貨櫃能夠沿著滾輪軌道34和64的表面平移。

在圖5中能夠看出，在端部38處形成有拖車掛接裝置66。拖車掛接裝置66允許拖車12連接到牽引車輛。這樣，能夠將拖車12運輸到任何期望的位置，並且在井場處將其適當地操作至處於合適的位置中，使得能夠將輸送單元40(如圖1所示)放置在拖車12的車板24之下的合適位置中。

圖6圖示了本發明的方法的起始步驟。在圖3中可以看出，拖車12具有暴露於其頂部表面處的滾輪軌道34。這樣，放置在車板24上的滾輪軌道34能夠提供用於在其上接收支撐劑貨櫃的表面。輸送單元40位於拖車12的前端38的後方和拖車的後端32的前方。特別地，輸送單元40會處於從遠離端部32的貨櫃接收支撐劑的位置中。

在本發明的方法中，存在位置與拖車12的前端38相鄰的可調節的移動車或腳部70。該腳部70能夠被適當地調節，使得滾輪軌道34處於大致水平的取向。這樣，拖車12能夠適應於各種表面傾斜或者不平整。

在圖7中能夠看出，支撐劑貨櫃22被裝載到與端部32相鄰的滾輪軌道34上。如圖7所示的貨櫃22填充有支撐劑物料。

在圖8中，支撐劑貨櫃22位於輸送單元40之上。為了允許獲得該位置，能夠將另一支撐劑貨櫃20布置在滾輪軌道34上，以推動支撐劑貨櫃22遠離拖車12的端部32。類似地，能夠將支撐劑貨櫃18放置 在拖車12的端部32上，以沿著滾輪軌道34推動貨櫃20和22。此外，能夠將支撐劑貨櫃14放置在拖車12的端部32上，以向拖車12的前端38進一步推動貨櫃18、20、和22。

在圖8中所示的配置中，裝滿的貨櫃14、18、20、和22位於滾輪軌道34上。支撐劑貨櫃22位於輸送單元40正上方。這樣，貨櫃22位於用於排出的適當位置中。貨櫃22的排出口36能夠打開，以將支撐劑物料排出到輸送單元40的料箱44中。這樣，本發明能夠實現支撐劑物料的正確排出。在圖8中，支撐劑貨櫃中的每個都能夠通過使用叉車或者其他的簡單提升機構而被簡單且容易地裝載到滾輪軌道34上。這樣，就不需要專用裝置來以上文中所述的方式將支撐劑物料正確地排出。

在圖9中能夠看出，已經將支撐劑貨櫃22完全排空並且移動到與拖車12的端部38相鄰的位置。貨櫃20現在位於料箱44之上的並且適合於排出的位置中。貨櫃18向前移動以將貨櫃20推到其適當的位置。貨櫃16也沿著滾輪軌道34向前移動。貨櫃22現在處於從拖車12的車板24移除的合適狀態。由於貨櫃22是空的，其能夠從車板24容易地移除。通過在拖車12的滾輪軌道34上添加貨櫃14(如圖4所示)而使貨櫃16、18、20和22以上文中描述的方式向前移動。這樣，貨櫃14會採用圖4中所示的位置。因此，拖車12能夠處理其上的達到五個(5)的支撐劑貨櫃。

在本發明的方法中，能夠將貨櫃持續地裝載到拖車12上直到支撐劑輸送所需的長度的時間。僅需要將輸送單元之上的貨櫃排空，移除空的貨櫃，然後使剩餘的裝滿的貨櫃移動使得使排空的貨櫃朝向拖車12的端部38移動。該過程能夠按需持續直到在井場處的位置處將所有支撐劑適當地接收時為止。

本發明被認為能夠允許手動地或者通過機械操作容易地實現完全裝滿的支撐劑貨櫃的移動。例如，能夠使用叉車來提升裝滿的支撐劑貨櫃、將支撐劑貨櫃放置在滾輪軌道上、然後將支撐劑貨櫃向前推動以將剩餘的貨櫃向前推動。本發明的方法還允許填充在所述方法期間被騰空的或者排空的貨櫃。這樣，如果支撐劑物料在井場處是可用的，那麼能夠在拖車12的端部32處將排空的貨櫃再次放置到滾輪軌道34上，以進一 步繼續處理支撐劑物料。最終，能夠通過拖車12將排空的支撐劑貨櫃運輸到其他位置進行再填充。本發明提供了一種容易且方便的方式來提供適當量的支撐劑物料以供期望的壓裂操作的簡單。

本發明上述公開和描述是其說明及解釋。在不脫離本發明的真實精神的情況下，可以在所附權利要求的範圍內對所示結構的細節或者所述方法的步驟做出各種改變。本發明應當僅由所附權利要求及其法律等同物所限定。