[发明专利]支撑剂集装箱及用于将支撑剂输送到压裂现场的方法

说明书

一种支撑剂排出系统具有：集装箱(10)，所述集装箱(10)具有在其底部(18)处形成的出口和可滑动地固定在所述出口(36)处以使得能够在覆盖所述出口的第一位置和打开所述出口的第二位置之间移动的闸(44)；和其上具有致动器(78)的支承结构(60)。集装箱(10)可移动地位于支承结构的顶部表面上。致动器(78)可与闸(44)配合以使闸从第一位置移动到第二位置。输送机(86)位于集装箱下方以接收通过所述出口从集装箱排出的支撑剂。集装箱为十英尺的ISO集装箱。

技术领域

本发明涉及储存集装箱。更具体地，本发明涉及支撑剂排出系统，其中支撑剂可以从储存集装箱排出。此外，本发明涉及一种用于通过支撑剂集装箱的运输和输送来向井场提供支撑剂的方法。

背景技术

水力压裂是由于加压流体的存在所造成的岩层中的碎裂传播。水压裂缝在矿脉或岩脉的情况下可以自然地形成，或者可以是人为的，以释放石油、天然气、煤层气、或用于提取的其它物质。压裂是通过钻入到储集岩地层中的井筒完成的。来自高增压的压裂流体的注射的能量在岩石中形成新的通道，该通道可以增加化石燃料的提取率和最终采收率。一般通过将支撑剂引入到所注射的流体中在注射后保持裂缝宽度。支撑剂是防止裂缝在注射停止时闭合的材料，例如砂粒、陶瓷粒、或其他颗粒。

随着过去十年内水力压裂的崛起，对支撑剂的需求急剧上升。目前全球供应紧张。全球支撑剂供应商的数量自2000年以来从少数增加至远超过50个的砂、陶瓷支撑剂和树脂涂层支撑剂的生产商。

目前为止，主要的支撑剂是由古风化石英构成的硅砂，其是在地球的大陆山顶中最常见的矿物。与在手指间揉搓时通常有砂砾感的常见砂不同，用作支撑剂的砂由于其圆的、球形的形状和严格分级的颗粒分布而倾向于摸起来是滚动的。砂品质是沉积和加工两者的函数。粒度至关重要，这是因为受井下条件和完井设计的限制，任何给定的支撑剂都必须可靠地落入特定筛目范围内。一般地，较粗糙的支撑剂由于颗粒间的较大孔隙而允许较高的流动能力。然而，由于用于承受通常在深的含油地层和含气地层中出现的应力的颗粒与颗粒的接触点相对较少，所以较粗糙的支撑剂在应力下可能更易于破裂或者被压碎。

一般地，在任何水力压裂操作中，需要大量的这种支撑剂。一般地，已经难以在压裂现场处有效地储存支撑剂。另外，已经发现，将支撑剂有效地运输到期望的位置是相当困难的。通常，支撑剂在货车的后部被拖运到期望的位置，并且就地倾卸。在这种情况下，支撑剂通常暴露于不利的天气条件。这会在支撑剂的储存期间大大降低其品质。另外，将支撑剂保持在水力压裂现场的集装箱中需要在储存设施方面的大量资金投入。一般地，在设施接设施的基础上执行这种储存设施的卸载。这样，需要能够将支撑剂有效地运输到与水力压裂位置相邻的期望位置，并且将支撑剂储存在该位置处。

随着被称为“水力压裂”的油气井增产方法学的发展和接受，在将大量的支撑剂从当地砂矿输送到井口中已经产生了突出的物流挑战。该物流挑战影响物流链上上下下的每个利益相关者。具体地，这包括砂矿主、铁路部门、转运设施、油田服务公司、货运公司以及勘探与生产公司。将砂输送到用户的现有方法需要使用昂贵的专用设备和高水平的协调。这使得该方法受到破坏支撑剂有效流动到井口的大量问题的影响。使用目前方法的结果是在很大程度上是不必要的物流成本上花费数百万美元。

砂矿在整个美国正迅速发展以满足“页岩热潮”产生的对支撑剂的需求。已经上线或处于发展的不同阶段的最近矿中的大部分具有有限的运输基础设施来支撑砂从砂坑输出。因此，许多矿正在建造会容纳最多达到100辆或更多辆轨道车的铁路岔道，所述轨道车可以被装载和分级用于到指定目的地的运输。除了铁路轨道以外，这些公司还在昂贵的立式筒仓储存设施上投资以储存数千吨支撑剂。在物流链的接收端没有同样的流体转运和储存设施的情况下，砂矿不能有效地将支撑剂运送到页岩地区。这对矿主造成损失的收益和生产率，以及对在目的地区域的支撑剂购买者造成更高的价格。