压裂增产SandBox系统让压裂砂运输完美收官

Posted 2021-04-29 石油圈

SandBox系统一次只需一辆卡车在现场，不需要卡车在现场来回倒车。

来自 | E&P

编译 | 白小明 影子

今年，美国的支撑剂使用量剧增，需求比2017年增长了约40%，比2014年的峰值增长了约60%。快速增长的需求不仅造成了砂矿的供应限制，也影响着最后一公里的运输服务。在美国，平均单井消耗砂量约为6,300吨，压裂作业通常进行5~7天，每天需要60多辆卡车将砂子运送到井场。在多数情况下，大尺寸井眼压裂或丛式井组的链式压裂，每天需要超过100辆卡车将压裂砂运输到井场。

如果不能按时将压裂砂运输到井场，将对成本产生巨大的影响。E&P公司和服务公司都对压裂作业中遇到的包括等砂在内的所有等停时间都收取高额的待命费，最高时甚至超过100,000美元/天，这还不包括收入或生产损失。因此，确保砂子最后一公里的正常运输是E&P公司和服务公司的首要任务之一。

最后一公里的挑战

压裂砂交付的最后一站，通常称为最后一公里（the last mile），是支撑剂供应链中最复杂的环节。通常，支撑剂由气动或自卸式卡车运输，从转运站或当地砂矿开始，最后到达井场。然后通过气动吹砂或传输带将砂子输送到砂箱或砂仓中，最后满足压裂作业的需要。这种传统模式会产生多种成本和效率问题，尤其是在卡车紧缺的市场环境下，运输砂量在增加而驾驶员很短缺。

气动和自卸式卡车运输的主要问题是需要在井场停留，这导致卡车长时间在井场等待，对于气动吹砂卡车而言，大约需要45~60分钟卸砂，对自卸式卡车而言需要15~30分钟。虽然多个卸车点有助于减少等待时间，但多辆卡车同时卸车需要将井场占地面积增加1,114.8 m2以上。

当压裂作业突然减少，存储仓库“爆满”时，运砂车往往就会被滞留在经常。由于没有地方可以卸货，气动和自卸式卡车将收取井场滞留费，直到压裂作业恢复，仓库腾出空间。

对于一般的作业公司而言，通常气动或自卸式卡车的等待时间为8~12小时，每小时每吨砂的滞留成本约为3美元，约占每吨砂总成本的2%，这意味着井场积压可能导致完井作业的经济性从盈利变为亏损。此外，在井场的等待时间减少了驾驶员驾车的时间。在这个全新电子记录仪盛行而司机数量面临短缺的紧俏货运市场中，每辆卡车每天的往返次数和运砂量减少了，这就进一步加大了保持井场材料供应稳定的难度。通常，采用常规的运砂方式，需要用2~3倍的常规卡车数量和司机才能保证压裂作业的正常进行。

最后，气动和自卸式卡车普遍存在环境和安全问题。这些卡车在卸车时通常伴随着噪音和粉尘，后者则面临着监管压力：今年6月份开始，美国职业安全和健康管理局（OSHA）的最新版二氧化硅粉尘法规即将实施。许多大型服务公司和作业公司都已经陆续放弃了使用砂仓、气动吹砂和自卸式卡车的解决方案。

系统物流

SandBox使用一个装砂容器，现场可在4分钟内连续从一辆专用拖车上卸完货。然后用叉车将装有20吨支撑剂的SandBox容器运走并存放在现场，等待压裂使用。这种交付方法消除了卸车时间长和砂仓装满的问题，从而避免了卡车在井场羁押。一些技术改进还使SandBox容

器能够转运21.7吨支撑剂，这进一步减少了单次压裂作业所需的卡车数量。

在压裂作业期间，装砂容器被运到传送带上，传送带一次可以容纳4个SandBox容器，能够以11吨/分钟的速度卸砂。对于许多高强度的链式压裂作业，则可以使用双传送带，将工作能力提高到22吨/分钟，交换每个容器的时间小于2分钟。

SandBox运行的专用拖车专为油田应用设计，重心经过了优化，降低了侧翻风险，并配有4个一体式扭锁，可实现4分钟卸货。

SandBox系统在现场一次只要一辆卡车，且不需要来回倒车，这也带来了环境效益。由于不需要气动吹砂，系统比其他输送方法更安静，也减少了卸砂过程中产生的二氧化硅粉尘数量。

容器系统减少了井场占地面积，可以在不到929 m²的场地内存储超过1224吨支撑剂，还包括卡车进场和卸车所需的空间。其他的存储系统，支撑剂存储容量通常为589~1133吨，占地929~1393 m²，另外还需要929~1393 m²的卡车进场和卸货空间。

SandBox容器由叉车从拖车上取下并存放在现场，直到压裂操作需要。（来源：SandBox Logistics）

建立伙伴关系

U.S. Silica公司于2016年8月收购了SandBox，并联合为客户提供一整套支撑剂服务，从砂矿直接运输到压裂现场的混砂车。这种服务为E&P公司和服务公司腾出了资源，让他们从对多家压裂砂供应商、铁路运输、转运、货运公司和存储供应商的多重关系中摆脱出来，专注于其核心业务。

近期有一个针对此端到端系统的案例研究，涉及SandBox与二叠纪盆地作业公司SM Energy之间的合作。SM Energy与SandBox和U.S. Silica公司合作，后者提供一种运砂模型，以优化向SM Energy的井场运砂的成本。

SM Energy的业务执行副总裁Herb Vogel表示，这种合作伙伴关系（涵盖当地的二叠纪砂）预计将“减少超过40万美元的单井成本”。

由于前期投资较大，传统的交付和存储系统在支撑剂物流市场中占有很大的份额，但预计这些系统将在一段时间内逐步淘汰。在未来，新一代的交付解决方案将占据油气行业这一领域的大部分份额。

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