1.相關(guān)申請

本申請要求于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(tǒng)”的美國專利申請第14/175,340號以及于2014年6月20日提交的、名稱為“用于輸送、運輸和儲存用于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(quán)益和優(yōu)先權(quán)，這些申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。

2.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及將支撐劑輸送到井場。更特別地，本發(fā)明涉及支撐劑集裝箱、用于使支撐劑集裝箱將其中的支撐劑排出到輸送機上的技術(shù)以及用于運輸?shù)骄畧龅钠渌侄?。本發(fā)明還涉及適合于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(shù)：

水力壓裂是由于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、或用于提取的其它物質(zhì)。壓裂是通過鉆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采收率。一般通過將支撐劑引入到所注射的流體中在注射后保持裂縫寬度。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(nèi)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(shù)量自2000年以來從少數(shù)增加至超過50個的砂、陶瓷支撐劑和樹脂涂層支撐劑的生產(chǎn)商。

目前為止，主要的支撐劑是由古風化石英構(gòu)成的硅砂，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，用作支撐劑的砂由于其圓的、球形的形狀和嚴格分級的顆粒分布而傾向于摸起來是滾動的。砂品質(zhì)是沉積和加工兩者的函數(shù)。粒度至關(guān)重要，這是因為受井下條件和完井設(shè)計的限制，任何給定的支撐劑都必須可靠地落入某些篩目范圍內(nèi)。一般地，較粗糙的支撐劑由于顆粒間的較大孔隙而允許較高的流動能力。然而，由于用于承受通常在深的含油地層和含氣地層中出現(xiàn)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于破裂或者被壓碎。

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(jīng)難以在壓裂現(xiàn)場處有效地儲存支撐劑。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將支撐劑有效地運輸?shù)狡谕奈恢檬窍喈斃щy的。通常，支撐劑在貨車的后部被拖運到期望的位置，并且就地傾卸。在這些情況下，支撐劑通常暴露于不利的天氣條件。這會在支撐劑的儲存期間大大降低其品質(zhì)。另外，將支撐劑保持在水力壓裂現(xiàn)場的集裝箱中需要在儲存設(shè)施方面投入大量資金。一般地，在設(shè)施接設(shè)施的基礎(chǔ)上執(zhí)行這種儲存設(shè)施的卸載。這樣，需要能夠?qū)⒅蝿┯行У剡\輸?shù)脚c水力壓裂位置相鄰的期望位置，并且將支撐劑儲存在該位置處。

儲存用于在井場處使用的支撐劑的現(xiàn)有方法已涉及在結(jié)構(gòu)設(shè)施方面的大量投資。特別地，已經(jīng)建立筒倉以儲存用于在壓裂操作中使用的支撐劑。筒倉通常會具有數(shù)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污染的可能性。大型儲存設(shè)施通常混合不同類型和品質(zhì)的支撐劑。這樣，較低品質(zhì)的支撐劑可能與較高品質(zhì)的支撐劑混合，以產(chǎn)生不期望的被污染的組合。

在這種壓裂操作期間，高品質(zhì)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(zhì)的支撐劑以繼續(xù)操作。這樣，需要能夠使高品質(zhì)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(tǒng)以及避免支撐劑供應的污染。

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。然后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(xiàn)場。這樣，該列車不能用于其他用途。這給壓裂操作增加了額外的成本。最終，在列車完全卸載后，新的散裝物料列車必須被運輸?shù)狡谕奈恢?，然后用作儲存設(shè)施。這樣，發(fā)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，并且儲存這種支撐劑直到需要支撐劑的時候。

過去，已經(jīng)授權(quán)了與儲存和運輸設(shè)施相關(guān)的多個專利。例如，于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(tǒng)。特別地，該儲存系統(tǒng)安裝在貨車的拖車上。該儲存系統(tǒng)包括限定適合于將聚集物料容納在其中的內(nèi)部空間的壁。在集裝箱的底部提供漏斗。這些漏斗具有傾斜的壁。漏斗可以延伸以使得物料能夠從集裝箱的內(nèi)部適當?shù)剌斔偷郊b箱之外的位置。使用致動器來展開和折疊集裝箱。

2007年7月10日授權(quán)給L.Saik的美國專利第7,240,681號描述了一種用于使地層砂脫水和將其回收的拖車式移動設(shè)備。拖車被安裝到貨車可牽引的拖車以將砂容納于其中。集裝箱具有一對傾斜的端壁。集裝箱的后端是可適當打開的，以使得砂能夠從其中移出。在集裝箱的前部上提供氣夯錘或水力夯錘，以使得集裝箱能夠被有角度地向上抬起，以使得砂能夠通過在集裝箱后部的門被卸出。

1981年1月27日授權(quán)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。集裝箱安裝到車輪上的框架。水力夯錘使集裝箱傾斜，用于通過后部出口傾卸。氣動輸送機由框架支持，進氣口在集裝箱的后部。門使得固體能夠通過重力常規(guī)地傾卸或者由氣動集裝箱吹送到儲存設(shè)施。集裝箱具有在其中形成的頂部裝貨口，以使得固體能夠被引入到集裝箱的內(nèi)部。

1958年12月23日授權(quán)給Fisher等人的美國專利第2,865,521號示出了具有適合于將散裝物料容納在其中的內(nèi)部空間的散裝物料貨車。使用氣動輸送機，以使得能夠?qū)⑦@種物料從集裝箱的底部移出。在集裝箱相對的側(cè)上提供有一對傾斜的壁，以使得集裝箱內(nèi)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。氣動輸送機連接到集裝箱的底部。

1991年2月26日授權(quán)給F.M.Barr的美國專利第4,995,522號描述了一種用于散裝粒狀物料的底部傾卸散裝集裝箱設(shè)備。船運集裝箱具有帶有排料口的下壁。提供用于打開和關(guān)閉排料口的門。門由用于相對于集裝箱垂直運動安裝的致動結(jié)構(gòu)來致動。致動結(jié)構(gòu)具有在集裝箱的角落用作常規(guī)提升連接器或托狀物的上部。它們與常規(guī)的掛鉤協(xié)作，使得升高致動結(jié)構(gòu)使門打開而降低致動結(jié)構(gòu)使門關(guān)閉。這使得集裝箱內(nèi)的粒狀物料能夠被傾卸到較低的集裝箱或運輸工具中，而不需專門的提升或打開設(shè)備。

2002年6月11日授權(quán)給McDonald等人的美國專利第6,401,983號提供了一種用于儲存和運輸固體和液體散裝物料的散裝貨物集裝箱。散裝貨物集裝箱包括適合于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。集裝箱部分形成為在其中具有排料口的至少一個漏斗，所述排料口適合于將容納在容器中的散裝物料排出。

1979年2月6日授權(quán)給Calvert等人的美國專利第4,138,163號公開了一種用于裝卸可流動顆粒物料的散裝物料集裝箱。該集裝箱具有密閉的、通常為矩形的平行六面體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有側(cè)壁、端壁和頂部。導管使得顆粒物料能夠引入到集裝箱主體和能夠從集裝箱主體中收回。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(quán)給T.Koskinen的美國專利第4,909,556號提供了一種用于運輸散裝物料的運輸集裝箱。該運輸集裝箱具有上部中的填充孔和后部中的排空裝置。為了裝載和卸載，提供可打開的側(cè)面部分。具有氣動壓力排出裝置性質(zhì)的排空裝置使得物料能夠從集裝箱中自由地流動通過單向閥。

2011年6月28日授權(quán)給A.M.Townsend的美國專利第7,967,161號提供了一種用于船運散裝可流動物料的船運集裝箱襯墊系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有專門適應的船運集裝箱襯墊，其為自支撐的而不需要后置式剛性支撐條以在填充和排出期間將襯墊保持在船運集裝箱內(nèi)。該系統(tǒng)具有內(nèi)部支撐擋板的 布置，所述擋板與適于使貨物荷載分布在集裝箱的整個長度上的多個外部錨定帶聯(lián)合操作。

1997年11月25日授權(quán)給Gaddis等人的美國專利第5,690,466號示出了用于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(cè)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，顆粒物料由于重力沿斜板部分流動，以排出到位于貨車箱車板之下的螺旋鉆組合件中。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(jīng)存在已經(jīng)公開的專利申請公開以及授權(quán)給本申請發(fā)明人的與用于運輸支撐劑的集裝箱相關(guān)的專利。例如，于2013年8月13日授權(quán)給本申請發(fā)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(nèi)部空間的第一集裝箱和以間隔開的關(guān)系被支撐在第一集裝箱之上的第二集裝箱。第一集裝箱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(guān)閉位置之間移動。第一集裝箱在其頂壁處具有開口。第二集裝箱具有在其底壁上形成的底部裝貨口。第二集裝箱的底部裝貨口與第一集裝箱的開口對準，使得第二集裝箱中的支撐劑能夠通過其裝貨口流入第一集裝箱的內(nèi)部空間中。集裝箱中的每個都包括第一、第二、第三和第四傾斜表面，所述傾斜表面位于內(nèi)部空間中并且從其相應側(cè)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(fā)明人的美國專利公開第2013/0164112號描述了一種輸送和儲存用于在井場處使用的支撐劑的系統(tǒng)以及用于這種支撐劑的集裝箱。所述方法包括以下步驟：將容器中的支撐劑裝載運輸?shù)狡谕奈恢?；將支撐劑裝載從容器移動到集裝箱中，以產(chǎn)生裝載有支撐劑的集裝箱；將裝載有支撐劑的集裝箱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?shù)骄畧觥⒓b箱放置到貨車車板上并且移動到容器附近。將裝載有支撐劑的集裝箱放置到傾斜機構(gòu)上，然后使之傾斜使得將支撐劑通過集裝箱的限料閘排出到料斗中。

2013年6月27日公布的本申請發(fā)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(nèi)部空間的第一集裝箱和以間隔開的關(guān)系被支撐在第一集裝箱上的第二集裝箱。第一集裝箱具有固定到其 底壁的底部裝貨口。底部裝貨口能夠在打開位置和關(guān)閉位置之間移動。第二集裝箱具有在其底壁上形成的底部裝貨口。第二集裝箱的底部裝貨口與第一集裝箱的開口對準，使得第二集裝箱中的支撐劑能夠通過其裝貨口流入第一集裝箱的內(nèi)部空間中。

已經(jīng)授權(quán)了與用于運輸和儲存支撐劑的集裝箱相關(guān)的各種外觀設(shè)計專利。例如，于2013年8月20日授權(quán)給本申請發(fā)明人的美國外觀設(shè)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(shè)計。于2013年8月27日授權(quán)給本申請發(fā)明人的美國外觀設(shè)計專利第D688,722號也描述了支撐劑容器的設(shè)計。

過去，還已經(jīng)授權(quán)了與集裝箱拖車相關(guān)的各種專利。例如，于1985年9月17日授權(quán)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托盤的集裝箱拖車，在所述滾動托盤上具有平行滾輪，所述滾輪在切向于滾動平面時允許集裝箱移動到拖車上或者從拖車移開。拖車的可垂直移動的腳輪托盤在其上具有固定的腳輪，其中腳輪的轉(zhuǎn)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集裝箱提供唯一支撐時，集裝箱可以繞著垂直軸線轉(zhuǎn)動到任意期望的位置。

2006年9月5號授權(quán)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集裝箱裝卸系統(tǒng)，所述起重機中的每個都包括上和下集裝箱附接構(gòu)件并且能夠選擇性地與集裝箱的上和下角鎖鑄件接合。每個附接構(gòu)件由能夠相對于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(gòu)件主動地接合，使得利用與集裝箱角鎖接合的附接構(gòu)件，同時啟動四個起重機允許使船運集裝箱相對于車輛升起和/或下降。

2006年11月14日授權(quán)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，用于將框架可移動地支撐在地面上。平臺樞軸轉(zhuǎn)動地安裝到框架并且能夠通過至少兩個支撐件相對于框架繞著第一軸線以及相對于框架繞著第二軸線樞軸轉(zhuǎn)動。

2011年1月11日授權(quán)給Welch等人的美國專利第7,866,933號公開了 一種具有框架的集裝箱拖車，所述框架被布置為在集裝箱周圍的單個單元，使得能夠在集裝箱的四個區(qū)域中將框架附接到集裝箱，以提升集裝箱。拖車框架能夠通過側(cè)向地展開和收回、繞著水平軸線樞軸轉(zhuǎn)動以及繞著垂直軸線樞軸轉(zhuǎn)動布置在繞集裝箱周圍。

2010年9月28日授權(quán)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于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(gòu)件的第一和第二移動設(shè)備。第一移動設(shè)備適于使貨物在平臺構(gòu)件的后端和平臺構(gòu)件的前端之間移動。第二移動設(shè)備適于使貨物從在平臺構(gòu)件上的一個取向轉(zhuǎn)動到平臺構(gòu)件上的第二取向。多個滾輪被支撐在可樞軸轉(zhuǎn)動的平臺上。

2011年5月31日授權(quán)給Quenzi等人的美國專利第7,950,675號示出了一種用于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(cè)處的至少兩個輪子。輪子中的每個都可轉(zhuǎn)動地安裝到相應的支撐臂。支撐臂可樞軸轉(zhuǎn)動地安裝到框架的相應側(cè)并且能夠相對于框架樞軸轉(zhuǎn)動以調(diào)節(jié)所述框架相對于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并且能夠沿著所述框架縱向移動的平臺。

2012年5月22日授權(quán)給Gaudet等人的美國專利第8,182,193號提供了一種用于運輸貨運集裝箱的拖車。該拖車具有框架，所述框架具有適于耦接到合適的道路車輛的前框架部分。一對可移位水平側(cè)梁緊固到前框架部分并且具有由一對鉸接臂形成的可鉸接后閘。集裝箱提升柱緊固到前框架部分的相對端以及用于與位于側(cè)梁之間的集裝箱可拆卸地連接的鉸接臂以使集裝箱在其之間升起和下降。

2012年11月20日授權(quán)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于使貨物相對于平臺單元在縱向上移動并且用于使貨物相對于平臺單元在垂直方向上移動的多個移動設(shè)備。

在這些現(xiàn)有技術(shù)參考文獻中，非常清楚的是，這些拖車都不適于與將支撐劑輸送到井場有關(guān)的用途。這些拖車的難題涉及支撐劑儲存集裝箱的 配置以及在這種集裝箱內(nèi)含有的支撐劑的重量?，F(xiàn)有技術(shù)參考文獻都沒有特別地適于允許將支撐劑從集裝箱排出到位于拖車車板之下的位置。另外，現(xiàn)有技術(shù)參考文獻都沒有公開能夠通過使用簡單的提升機構(gòu)和/或叉車較容易地裝載和/或卸載的拖車的技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于將支撐劑輸送到井場的設(shè)備。本發(fā)明的設(shè)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(guān)系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于下面的表面移動。滾輪軌道基本在拖車車板的整個長度上延伸。

在本發(fā)明中，至少一個支撐劑集裝箱可平移地布置在滾輪軌道上。支撐劑集裝箱能夠沿著滾輪軌道從車板的一端移動到車板的相對端。輸送單元用于在拖車車板之下的位置從自支撐劑集裝箱接收支撐劑。輸送單元包括在拖車前端的后方和在拖車后端的前方的位置中位于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集裝箱排出并且到料箱中。

本發(fā)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?shù)狡谕奈恢茫?2)將支撐劑裝載從容器移動到集裝箱中，以產(chǎn)生裝載有支撐劑的集裝箱；(3)將裝載有支撐劑的集裝箱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?shù)骄畧觥?/p>

容器為散裝物料列車的料斗。運輸?shù)牟襟E包括：在遠程位置處用支撐劑裝載料斗，然后將散裝物料列車的料斗中裝載的支撐劑運輸?shù)狡谕奈恢谩Ｒ苿拥牟襟E包括將支撐劑從散裝物料列車的料斗輸送到在集裝箱的頂部形成的裝貨口中。

集裝箱可以被放置在貨車的車板上。移動貨車，使得集裝箱與容器相鄰。這樣，空集裝箱是可用的，使得可以將支撐劑從散裝物料列車的料斗輸送到集裝箱的內(nèi)部空間中。

卸載的步驟包括：將裝載有支撐劑的集裝箱放置到傾斜機構(gòu)上；使所放置的裝載有支撐劑的集裝箱傾斜一定角度，使得集裝箱的端壁以一定角度朝下；和將支撐劑從傾斜的集裝箱排放到集裝箱的限料閘。支撐劑流動通過集裝箱的限料閘進入到漏斗中。將該流動的支撐劑從漏斗輸送到氣動散裝拖車中。當支撐劑流動通過限料閘時，將空氣注入到集裝箱中。在卸載的步驟之前，多個裝載有支撐劑的集裝箱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(guān)系。多個支撐劑集裝箱以端對端的關(guān)系沿著拖車車板布置。支撐劑集裝箱能夠包括集裝箱主體和在集裝箱主體的底部形成的排出口。排出口能夠在關(guān)閉位置和打開位置之間移動，以便允許將支撐劑從集裝箱主體的內(nèi)部空間排出。

本發(fā)明還提供了用于將支撐劑輸送到井場的方法。本發(fā)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)將第一支撐劑集裝箱放置在與拖車車板的一端相鄰的滾輪軌道上；(3)使第一支撐劑集裝箱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集裝箱中的支撐劑排出；和(5)將排出的支撐劑輸送到井場處的位置。

在本發(fā)明的方法中，移動步驟包括將第二支撐劑集裝箱放置到與拖車車板的一端相鄰的滾輪軌道上，使得第二支撐劑集裝箱頂靠第一支撐劑集裝箱，以使第一支撐劑集裝箱沿著滾輪軌道平移。移動步驟包括將多個支撐劑集裝箱放置到滾輪軌道上，以便將第一集裝箱推到進行排出步驟的位置。排空的支撐劑集裝箱沿著滾輪軌道移動到與拖車車板的相對端相鄰的位置。該排空的支撐劑集裝箱能夠從拖車車板移除。

輸送步驟包括以下步驟：將位于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?qū)⒅蝿┡懦龅搅舷渲校约皩⒅蝿牧舷漭斔偷皆诰畧鎏幍奈恢?。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(guān)系并且基本在拖車車板的整個長度上延伸。第一支撐劑集裝箱包括可打開的排出口。本發(fā)明的方法包括在第一支撐劑集裝箱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(fā)明的實施例。應理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)能夠?qū)@些實施例進行修改。如此，該部分絕不應被理解為限制本發(fā)明范圍。本發(fā)明應當僅由所附權(quán)利要求及其法律等同物所限定。

附圖說明

圖1是如在本發(fā)明的系統(tǒng)中使用的集裝箱設(shè)備的透視圖。

圖2是如在本發(fā)明的系統(tǒng)中使用的集裝箱設(shè)備的端視圖。

圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)的圖示。

圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、用于輸送支撐劑的設(shè)備的側(cè)視圖。

圖5是示出了如在本發(fā)明的設(shè)備中使用的拖車的平面圖。

圖6是示出了如在本發(fā)明的設(shè)備中使用的拖車在卸載狀態(tài)下的側(cè)視圖。

圖7示出了本發(fā)明的方法中的起始步驟，在其中將單個支撐劑儲存集裝箱裝載到拖車的端部上。

圖8示出了本發(fā)明的方法中的另一步驟，在其中已經(jīng)將空的支撐劑集裝箱從拖車的前端移除。

圖9示出了本發(fā)明的方法中的另一步驟，在其中使排空的支撐劑集裝箱沿著拖車向前移動。

具體實施方式

參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的支撐劑儲存設(shè)備10。支撐劑儲存設(shè)備10包括具有底壁14、頂壁16、一對側(cè)壁18和20和一對端壁22和24的集裝箱12。側(cè)壁18在底壁14和頂壁16之間延伸。側(cè)壁20也在底壁14和頂壁16之間延伸，并且與側(cè)壁18為大致間隔開的平行關(guān)系。 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(cè)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集裝箱12的內(nèi)部空間中。限料閘28位于端壁22上。限料閘28是可打開的，以允許支撐劑從集裝箱12的內(nèi)部空間向外流出。

可以看出，端壁22在一對側(cè)壁18和20的端部處向內(nèi)凹陷，以及在底壁14處和頂壁16處向內(nèi)凹陷。這樣，集裝箱12的最外端30會提供用于端壁22的大致凸起的表面的保護結(jié)構(gòu)。端壁22的這種凸起的形狀有利于使支撐劑通過限料閘28從集裝箱12的內(nèi)部空間中向外匯集的能力。在端部30處的框架結(jié)構(gòu)提高集裝箱12在該端部處的結(jié)構(gòu)整體性，同時保護與限料閘28相關(guān)聯(lián)的機械結(jié)構(gòu)。限料閘28可向上滑動以對內(nèi)部空間打開。入口32通常位于端壁22處，并通過端壁22對集裝箱12的內(nèi)部空間打開。該支撐劑入口適合于允許將支撐劑和/或空氣引入到集裝箱的內(nèi)部空間中。這樣，當集裝箱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集裝箱12的內(nèi)部空間中。入口32還允許將空氣引入到集裝箱12的內(nèi)部空間中，以促進集裝箱12內(nèi)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(zhì)。通風口34也位于端壁22處。通風口34對集裝箱12的內(nèi)部空間打開，以使得過量的氣壓能夠向集裝箱18的外部排出。

集裝箱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，所以一對集裝箱12可以容納來自軌道車的全部支撐劑。然而，常規(guī)的船運集裝箱可能缺乏容納如此大重量的結(jié)構(gòu)整體性。這樣，支撐劑儲存設(shè)備10包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)的預期目的為增強集裝箱12整體性。

特別地，縱向構(gòu)件36位于集裝箱12的內(nèi)部空間中?？v向構(gòu)件36通常沿集裝箱12的內(nèi)部空間的中央延伸?？v向構(gòu)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(gòu)件38位于集裝箱12的內(nèi)部空間中。第一橫向構(gòu)件38具有固定到側(cè)壁18的一端和固定到側(cè)壁20的相對端。第二橫向構(gòu)件40也位于集裝箱的內(nèi)部空間中，并 且與第一橫向構(gòu)件38為大致間隔開的平行關(guān)系。橫向構(gòu)件38和40中的每個通常都位于相對于集裝箱12的高度而言的中央。第二橫向構(gòu)件具有固定到側(cè)壁18的一端和固定到側(cè)壁22的相對端。橫向構(gòu)件38和40配置為維持側(cè)壁18和20的整體性以對抗容納在集裝箱12的內(nèi)部空間中的支撐劑的大重量。

圖2是示出了本發(fā)明的支撐劑儲存設(shè)備10的端視圖。特別地，集裝箱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(nèi)的裝貨口28。合適的液壓機構(gòu)或氣動機構(gòu)可以與限料閘28相關(guān)聯(lián)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集裝箱12的內(nèi)部空間中流出。在升高的位置中，限料閘28會對集裝箱12的內(nèi)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示出為位于端壁22上。

在本發(fā)明的構(gòu)思中，有利的是能夠?qū)?shù)個集裝箱堆疊在彼此之上。這樣，端部表面30在其上具有結(jié)構(gòu)支柱44和46。類似地，水平結(jié)構(gòu)件48和50會在集裝箱12的頂部和底部、在結(jié)構(gòu)支柱44和46之間延伸。結(jié)構(gòu)件提高集裝箱的整體性，使得大量的重量可以堆疊在集裝箱12上。此外，結(jié)構(gòu)件44、46、48和50將集裝箱12的整體性提高到其中支撐的大重量。

圖3示出了本發(fā)明的系統(tǒng)60。系統(tǒng)60首先包括將支撐劑裝載運輸?shù)饺萜?2中的期望位置。容器62具有與散裝物料列車64相關(guān)聯(lián)的料斗的性質(zhì)。散裝物料列車64由位于鐵路岔道68上的機車66驅(qū)動。這樣，在本發(fā)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用于其他鐵路用途。

鐵路岔道68示出為位于升高的位置中。這樣，集裝箱70、72、74和76可以位于容器62附近，并且與散裝物料列車64相鄰。集裝箱70、72、74和76中的每個都具有與本文中與圖1和2關(guān)聯(lián)示出的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)。

集裝箱70的頂壁78上的裝貨口示出為相鄰于與容器62相關(guān)聯(lián)的輸送機80。換言之，散裝物料列車64的料斗在輸送機80附近打開。輸送機80在容器62的門和在集裝箱70的頂壁78上的裝貨口之間延伸。一旦散裝物 料列車64的該料斗向容器70中卸載完，輸送機80就能夠沿散裝物料列車64向前移動，使得另一料斗能夠?qū)⑵渲蝿﹥?nèi)容物排出到貨車82的集裝箱72中。集裝箱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的另一料斗卸載到集裝箱74中。集裝箱76能夠保持為靠近散裝物料列車64的另一料斗，使得能夠進行其他卸載。

集裝箱裝卸機86布置為允許提升和運輸集裝箱70、72、74和76。具體地，在圖3中可以看出，集裝箱裝卸機86已經(jīng)將集裝箱從貨車88中移除，并且已經(jīng)將集裝箱90和92分別放置在傾斜機構(gòu)94和96上。傾斜機構(gòu)94和96包括樞軸轉(zhuǎn)動地連接到框架的支撐板。液壓機構(gòu)此時能夠使板向上樞軸轉(zhuǎn)動，使得集裝箱90傾斜，以致端壁以一定角度向下面向漏斗98。傾斜機構(gòu)96也包括相似的結(jié)構(gòu)，使得集裝箱92的端壁向下朝向漏斗100。傾斜機構(gòu)94和96允許支撐劑以非?？焖?、方便且安全的方式排出到各個漏斗98和100中。

輸送機102延伸至漏斗78的底部和氣動散裝拖車104的頂部。因此，通過在集裝箱92的端壁處的限料閘排出到漏斗98中的支撐劑被輸送機102運輸?shù)綒鈩由⒀b拖車104中。類似地，另一輸送機106從漏斗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(jīng)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?shù)骄畧觥?/p>

平板貨車110和112排隊以容納另外的集裝箱114。貨車112布置為與集裝箱114相鄰，使得集裝箱裝卸機116能夠?qū)⒓b箱放置到貨車112的平板上。然后，貨車112可以移動到與散裝物料列車64相鄰的另外的位置，用于進一步卸載與其相關(guān)聯(lián)的料斗。這樣，可以看出，各種平板貨車的工作臺允許將支撐劑從散裝物料列車64的料斗中高效和有效地移除。

在圖3中，集裝箱114布置為堆疊配置。因為集裝箱是空的，所以如圖3中所示，集裝箱114被堆疊為五層高。然而，在本發(fā)明的構(gòu)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，則裝滿的集裝箱也可以布置在堆中。通常，考慮到在集裝箱中支撐的大重量，集裝箱僅能夠被堆疊四層高。這些集裝箱可以堆疊直到需要支撐劑的時候或者直到用于卸載這樣的集裝箱的裝備可用的時候。

本發(fā)明的系統(tǒng)中使用的集裝箱中的每個都是專門設(shè)計的8英尺乘20英尺的集裝箱，其能夠容納96000磅的支撐劑。集裝箱能夠由可獲得的并且經(jīng)濟的平板車、低車板和集裝箱底盤來移動。如圖3中所示，設(shè)施需要僅1.5英畝來管理4千5百萬磅的支撐劑。空的集裝箱能夠堆疊五層高，而滿的集裝箱能夠堆疊三或四層高。能夠使用捆綁來確保安全。與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的集裝箱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，以有利于支撐劑在限料閘處向外流出。在此布置中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以在15分鐘內(nèi)卸載90000磅的支撐劑。

集裝箱中的每個都能夠布置為每160平方英尺的占地面積儲存360000磅的支撐劑。卸載設(shè)備能夠在少于二十分鐘的時間內(nèi)卸載一個軌道車，或者在少于48小時的時間內(nèi)卸載120個車組的列車。能夠同時卸載多個軌道車。

能夠根據(jù)需要多或少的支撐劑來調(diào)整集裝箱布置的規(guī)模。能夠使用WMS庫存控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，每個集裝箱中都能夠被打上條形碼并且登記以按支撐劑的篩孔尺寸來跟蹤庫存的支撐劑的量。一旦集裝箱被裝載，它們在場地中就能夠容易并且安全地堆疊起來。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?shù)募b箱裝卸設(shè)備。

支撐劑從集裝箱被卸載到氣動散裝拖車。這樣，支撐劑會保持干燥，并且與平地儲存的支撐劑相比操作較少。當支撐劑被需要時，集裝箱移動機將集裝箱移到液壓底盤。然后，支撐劑被傾倒到漏斗中。使用風箱來將支撐劑吹出集裝箱。

本發(fā)明的方法確保現(xiàn)場緊靠鐵路岔道。與筒倉設(shè)施相比，本發(fā)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(shè)這樣的筒倉設(shè)施。集裝箱的數(shù)量可以根據(jù)庫存的需求來調(diào)整。在鉆井現(xiàn)場處能夠移動并補給集裝箱的小型堆，以確保用于壓裂操作的連續(xù)庫存。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的系統(tǒng)可以使庫存移動到更接近生產(chǎn)現(xiàn)場。

本發(fā)明提供更低的每噸支撐劑總成本。特別地，能夠在礦的現(xiàn)場分階段安排空集裝箱。這用于為支撐劑供應商解決生產(chǎn)率的問題。這還用于為 支撐劑供應商提高生產(chǎn)量/利潤。能夠在現(xiàn)場儲存任何過度供給或過剩的產(chǎn)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(yōu)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(xiàn)有系統(tǒng)相比，本發(fā)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(fā)明的系統(tǒng)促進更安全的工作環(huán)境。維持更高品質(zhì)的駕駛員儲備。此外，該系統(tǒng)符合運輸部的法規(guī)。

參照圖4，示出了根據(jù)本發(fā)明的教導的設(shè)備10。設(shè)備10包括拖車12，所述拖車具有位于拖車12的車板24上的多個支撐劑儲存集裝箱14、16、18、20和22。拖車12具有結(jié)構(gòu)框架26，所述結(jié)構(gòu)框架緊固到拖車12的車板24，以提高拖車12的結(jié)構(gòu)整體性。一對輪子28、30被圖示為在拖車12的后端32附近支撐拖車12的車板24。滾輪軌道34位于拖車12的車板24上。集裝箱14、16、18、20和22中的每個都由軌道滾輪34支撐。

在圖4中，集裝箱14、16和18完全裝載有支撐劑物料。集裝箱14位于拖車12的端部32處。集裝箱16位于與集裝箱14的與拖車12的端部32相反的端部相鄰。類似地，集裝箱18位于靠著集裝箱16的端部并且大致位于拖車12的中心。集裝箱20被圖示為部分地填充有支撐劑物料。集裝箱20包括位于其底部處的排出口36。集裝箱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，以允許通過集裝箱的底部將支撐劑從集裝箱的內(nèi)部排出。集裝箱22位于拖車12的前端38處。集裝箱22被圖示為不含有支撐劑物料。這樣，集裝箱22表示排空的集裝箱。

在圖4中能夠看出，在后端32和前端38之間的位置中存在位于拖車12的車板24之下的輸送單元40。特別地，輸送單元40會位于集裝箱20的排出口36之下。在圖4中能夠看出，支撐劑物料42已經(jīng)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?shù)骄畧鎏幍钠谕恢?。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(zhuǎn)動的螺旋鉆的性質(zhì)。料箱44還能夠具有用于將支撐劑物料與用于輸送到井場的其他化學物質(zhì)進行混合的混合器的性質(zhì)。

圖5是示出了拖車12的平面圖?？梢钥闯觯宪?2具有前端38和后端32。輪子28、30、50和52可轉(zhuǎn)動地安裝到拖車12，以允許拖車12在位于下面的表面上移動。拖車12包括側(cè)梁54、56。端梁58、60產(chǎn)生了拖車12的車板24的矩形構(gòu)造。橫向構(gòu)件62側(cè)在梁54、56之間延伸以提供拖車12的結(jié)構(gòu)整體性。能夠?qū)⒏鞣N其他結(jié)構(gòu)部件加入到這些部件，以進一步增強拖車12的結(jié)構(gòu)整體性。

在圖5中能夠看出，存在沿著拖車12的車板24縱向地并且基本在拖車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(guān)系。滾輪軌道34和64提供了能夠供支撐劑集裝箱放置在其上的表面。滾輪適當?shù)乇慌渲?，使得能夠通過在支撐劑集裝箱的一端上簡單地推動而使集裝箱容易地移動，從而使支撐劑集裝箱能夠沿著滾輪軌道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?qū)⑼宪?2運輸?shù)饺魏纹谕奈恢?，并且在井場處將其適當?shù)夭僮髦撂幱诤线m的位置中，使得能夠?qū)⑤斔蛦卧?0(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(fā)明的方法的起始步驟。在圖3中可以看出，拖車12具有暴露于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能夠提供用于在其上接收支撐劑集裝箱的表面。輸送單元40位于拖車12的前端38的后方和拖車的后端32的前方。特別地，輸送單元40會處于從遠離端部32的集裝箱接收支撐劑的位置中。

在本發(fā)明的方法中，存在位置與拖車12的前端38相鄰的可調(diào)節(jié)的移動車或腳部70。該腳部70能夠被適當?shù)卣{(diào)節(jié)，使得滾輪軌道34處于大致水平的取向。這樣，拖車12能夠適應于各種表面傾斜或者不平整。

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

在圖8中，支撐劑集裝箱22位于輸送單元40之上。為了允許獲得該位置，能夠?qū)⒘硪恢蝿┘b箱20布置在滾輪軌道34上，以推動支撐劑集裝箱22遠離拖車12的端部32。類似地，能夠?qū)⒅蝿┘b箱18放置 在拖車12的端部32上，以沿著滾輪軌道34推動集裝箱20和22。此外，能夠?qū)⒅蝿┘b箱14放置在拖車12的端部32上，以向拖車12的前端38進一步推動集裝箱18、20、和22。

在圖8中所示的配置中，裝滿的集裝箱14、18、20、和22位于滾輪軌道34上。支撐劑集裝箱22位于輸送單元40正上方。這樣，集裝箱22位于用于排出的適當位置中。集裝箱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(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)支撐劑物料的正確排出。在圖8中，支撐劑集裝箱中的每個都能夠通過使用叉車或者其他的簡單提升機構(gòu)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(jīng)將支撐劑集裝箱22完全排空并且移動到與拖車12的端部38相鄰的位置。集裝箱20現(xiàn)在位于料箱44之上的并且適合于排出的位置中。集裝箱18向前移動以將集裝箱20推到其適當?shù)奈恢?。集裝箱16也沿著滾輪軌道34向前移動。集裝箱22現(xiàn)在處于從拖車12的車板24移除的合適狀態(tài)。由于集裝箱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上添加集裝箱14(如圖4所示)而使集裝箱16、18、20和22以上文中描述的方式向前移動。這樣，集裝箱14會采用圖4中所示的位置。因此，拖車12能夠處理其上的達到五個(5)的支撐劑集裝箱。

在本發(fā)明的方法中，能夠?qū)⒓b箱持續(xù)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集裝箱排空，移除空的集裝箱，然后使剩余的裝滿的集裝箱移動使得使排空的集裝箱朝向拖車12的端部38移動。該過程能夠按需持續(xù)直到在井場處的位置處將所有支撐劑適當?shù)亟邮諘r為止。

本發(fā)明被認為能夠允許手動地或者通過機械操作容易地實現(xiàn)完全裝滿的支撐劑集裝箱的移動。例如，能夠使用叉車來提升裝滿的支撐劑集裝箱、將支撐劑集裝箱放置在滾輪軌道上、然后將支撐劑集裝箱向前推動以將剩余的集裝箱向前推動。本發(fā)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集裝箱。這樣，如果支撐劑物料在井場處是可用的，那么能夠在拖車12的端部32處將排空的集裝箱再次放置到滾輪軌道34上，以進一 步繼續(xù)處理支撐劑物料。最終，能夠通過拖車12將排空的支撐劑集裝箱運輸?shù)狡渌恢眠M行再填充。本發(fā)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(fā)明上述公開和描述是其說明及解釋。在不脫離本發(fā)明的真實精神的情況下，可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)對所示結(jié)構(gòu)的細節(jié)或者所述方法的步驟做出各種改變。本發(fā)明應當僅由所附權(quán)利要求及其法律等同物所限定。