CN112727427A - 一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置及方法，装置包括注气管、空压机、致裂室、冲击波发生器及封隔器，注气管上设有压力传感器、流量传感器和若干阀门，致裂室侧壁上设有致裂孔，冲击波发生器位于致裂孔所在处致裂室内部，封隔器位于致裂孔上下两侧的致裂室与钻孔内孔壁之间环向空间内。方法为：布孔；钻孔；将装配有冲击波发生器和封隔器的致裂室送入钻孔；向封隔器的环向封隔气囊内充气，由膨胀的环向封隔气囊完成封隔；向冲击波发生器加载脉冲高电压大电流产生可控冲击波，由可控冲击波反复作用矿体或储层岩体；向环向封隔段内加载高压气体，进一步致裂矿体或储层岩体以扩展裂缝；废气回收并卸压；环向封隔气囊排气完成解封。

Description

一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置及方法

技术领域

本发明属于露天矿和油气开采技术领域，特别是涉及一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置及方法。

背景技术

露天采矿是一个移走矿体上的覆盖物以得到所需矿物的过程，一般包括剥离、***、采装等作业流程，***过程是影响矿体开采的质量、安全及经济效益的关键环节。传统的***方式是利用***在钻孔中***所产生的爆生气体达到致裂岩石的目的，但传统***方式存在诸多安全隐患，***在存储、运输过程中易造成安全事故，***在使用时会引起较大的空气冲击波，不仅会带来噪声、环境污染，而且较大的地震波还会影响边坡稳定，进而带来了严重的次生灾害。另外，在露天煤矿开采的***过程中高温爆生气体极易损耗钻孔内的煤体，造成了大量的资源浪费。

另外，煤层气、页岩气、页岩油等非常规油气开采已经成为全球焦点，非常规油气开采往往需要对油气储层进行压裂改造，并形成复杂的裂隙网络，用以提高渗透率，进而提高油气产量。目前，非常规油气储层改造方式主要包括静力学方式和动力学方式。其中，水力压裂为代表的静力学方式已经在储层改造方面取得了一定成效，但是，水力压裂在压裂过程中会使储层中的黏土矿物膨胀，堵塞运移通道，降低孔隙度和渗透性，反而会导致油气产量降低。此外，水力压裂会浪费大量水资源，从而成本较高，同时压裂液还会污染地层环境。随着开采深度的增加，水力压裂等静力学压裂技术存在效果差、裂缝网络单一、产量较低的缺点。再有，以高能气体压裂、深孔预裂***为代表的动力学方式在储层改造方面的效果较为明显，但是，由于需要采用******的起爆方式，存在整体性、单次作用于储层的特点，若要提高单次和整体作用效果，需增大冲击波力度，将对将对井孔结构的强度产生不利影响，同时危险性较大且压力不可控。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置及方法，将可控冲击波技术与气体压裂技术相结合，应用于露天矿开采和非常规油气储层压裂中，解决了传统******技术和深孔预裂***存在的危险性大、压力不可控、***效果差等技术问题，同时解决了水力压裂储层压裂存在的水锁效应、成本高、污染环境等技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置，包括注气管、空压机、致裂室、冲击波发生器及封隔器；所述空压机位于钻孔外部，所述致裂室位于钻孔内部；在所述致裂室的侧壁上开设有致裂孔，致裂室内腔通过致裂孔与钻孔相连通；所述冲击波发生器设置在致裂孔所在位置处的致裂室内部；所述封隔器设置在致裂孔上下两侧的致裂室与钻孔内孔壁之间的环向空间内；所述空压机与注气管一端相连通，注气管另一端分两路输出，第一路与致裂室内腔相连通，第二路与封隔器相连通。

所述致裂室可采用单级结构或多级串联结构；当所述致裂室采用单级结构时，致裂室的上下两端筒口分别通过顶部堵头和底部堵头进行封堵；当所述致裂室采用多级串联结构时，上数第一级致裂室的上端筒口通过顶部堵头进行封堵，相邻致裂室之间通过螺接方式进行串联连接，下数第一级致裂室的下端筒口通过底部堵头进行封堵。

在所述空压机与致裂室之间的注气管上依次设置有第一压力传感器、第一阀门、第一增压泵、第二压力传感器、第一流量传感器、第一三通、第二阀门、第二增压泵、第三压力传感器、第二流量传感器、第三阀门、储气罐、第四压力传感器、第三流量传感器、第四阀门、四通及第五阀门；所述空压机通过第一三通与封隔器相连通，在第一三通与封隔器之间的注气管上依次设置有第六阀门、减压阀、第七阀门、第二三通及第三三通，第三三通分两路与封隔器相连通，在第三三通与封隔器的第一路管路上设置有第八阀门，在第三三通与封隔器的第二路管路上设置有第九阀门；所述第二三通与四通相连通，在第二三通与四通之间的管路上设置有第十阀门；在所述钻孔外部设置有废气储罐，所述废气储罐与四通相连通，在四通与废气储罐之间的管路上依次设置有第十一阀门和第五压力传感器。

所述封隔器包括环向承载基座、注气中心管柱、环向封隔气囊及高压闭合喷头；所述环向承载基座固定套装在致裂室外部，所述注气中心管柱固定插装在环向承载基座内，注气中心管柱与注气管相连通；所述环向封隔气囊套装在环向承载基座周向外侧，环向封隔气囊与注气管之间通过高压闭合喷头相连通；在所述高压闭合喷头的中心孔口内侧同轴设置有一根推力弹簧，推力弹簧一端与高压闭合喷头相连，推力弹簧另一端连接有一张喷口密封板。

所述冲击波发生器包括绝缘外壳、含能材料、金属丝、高压电极、低压电极、顶部绝缘支板及底部绝缘支板；所述顶部绝缘支板固定设置在致裂孔上方的致裂室内腔侧壁上，所述底部绝缘支板固定设置在致裂孔下方的致裂室内腔侧壁上，在顶部绝缘支板和底部绝缘支板均开设有通气孔，所述致裂室内腔通过通气孔与致裂孔相连通；所述绝缘外壳固装在顶部绝缘支板与底部绝缘支板之间，所述高压电极位于绝缘外壳与顶部绝缘支板之间，所述低压电极位于绝缘外壳与底部绝缘支板之间，所述金属丝位于绝缘外壳内部，金属丝一端穿过绝缘外壳顶盖与高压电极相连接，金属丝另一端穿过绝缘外壳底板与低压电极相连接；所述含能材料填充在绝缘外壳内腔之中；在所述钻孔外部分别设置有高压直流电源、储能电容器及控制开关，在所述致裂室筒壁上部安装有高压电缆连接器，所述高压直流电源、储能电容器、控制开关、高压电缆连接器及高压电极依次通过高压电缆进行电连接。

在所述致裂孔上下两侧封隔器之间的致裂室筒壁上安装有第六压力传感器，在致裂室筒壁上部安装有传感器信号转接头；在所述钻孔外部设置有信息采集器和计算机，所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第一流量传感器、第二流量传感器及第三流量传感器的信号输出端均与信息采集器进行电连接，所述第六压力传感器的信号输出端通过传感器信号转接头与信息采集器进行电连接，信息采集器的信号输出端与计算机进行电连接。

一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产方法，采用了所述的可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置，包括如下步骤：

步骤一：根据露天矿开采需要或油气储层压裂需要确定钻孔的布孔位置和布孔数量；

步骤二：在确定好的布孔位置处，利用钻孔设备加工钻孔，直到钻孔达到预设深度；

步骤三：将装配有冲击波发生器和封隔器的致裂室送入钻孔内；

步骤四：将第一阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门及第九阀门调整到开启状态，将其余阀门维持在关闭状态，同时启动空压机，压缩空气先经过第一增压泵进行增压，之后流经减压阀并进入注气中心管柱，经减压阀调压后的压缩空气由注气中心管柱流出直接进入环向封隔气囊内，喷口密封板此时处于开启状态，压缩空气可以顺利通过高压闭合喷头，使环向封隔气囊逐渐充气膨胀，直到膨胀后的环向封隔气囊贴紧钻孔内孔壁，随着压缩空气的持续注入，高压闭合喷头内部的压力逐渐升高，当该压力将超过推力弹簧的弹簧力时，此时在该压力下会使喷口密封板闭合，进而使高压闭合喷头封闭，环向封隔气囊充气结束，致裂孔上下两侧的钻孔环向空间完成封隔，并形成环向封隔段，之后迅速关闭所有开启的阀门，同时关闭空压机和第一增压泵；

步骤五：将第一阀门、第六阀门、第七阀门、第十阀门及第五阀门调整到开启状态，将其余阀门维持在关闭状态，同时启动空压机，压缩空气先经过第一增压泵进行增压，之后流经减压阀进行调压，经减压阀调压后的压缩空气依次经过致裂室内腔、通气孔及致裂孔进入钻孔的环向封隔段中，同时由第六压力传感器实时检测环向封隔段内的压力，当环向封隔段内的压力达到设定值后，关闭所有开启的阀门，同时关闭空压机和第一增压泵；

步骤六：开启高压直流电源，为储能电容器充电，当储能电容器中存储的电量达到设定值后，接通控制开关，由储能电容器产生的脉冲高电压大电流通过高压电缆和高压电缆连接器加载到高压电极上，之后通过金属丝向低压电极放电，并且金属丝被加载脉冲高电压大电流后会瞬间沉积大量的能量，进而使金属丝产生相变而快速膨胀，产生强冲击波的同时还会产生复合等离子体，而复合等离子体会驱动含能材料产生可控冲击波，该可控冲击波将通过致裂孔反复作用在矿体或储层岩体上；

步骤七：将第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门及第五阀门调整到开启状态，将其余阀门维持在关闭状态，同时启动空压机，压缩空气先经过第一增压泵进行一级增压，之后通过第二增压泵进行二级增压，完成二级增压后的压缩空气直接进入储气罐中存储，之后由储气罐输出的高压气体，高压气体依次经过致裂室内腔、通气孔及致裂孔进入钻孔的环向封隔段中，进一步致裂矿体或储层岩体以扩展裂缝；

步骤八：维持第五阀门的开启状态，关闭其他所有开启的阀门，同时关闭空压机、第一增压泵及第二增压泵，之后开启第十一阀门，此时通过废气储罐对废气进行回收并实现卸压，最后关闭第五阀门和第十一阀门；

步骤九：将第八阀门、第九阀门、第十阀门及第十一阀门调整到开启状态，高压闭合喷头内部的压力瞬间下降，推力弹簧由压缩状态恢复到伸长状态，此时喷口密封板从闭合状态恢复到开启状态，环向封隔气囊逐渐回缩并进行排气，排出的气体通过废气储罐进行回收，当环向封隔气囊回缩到初始体积后，解封结束。

本发明的有益效果：

1.压裂及破岩效果好。无论在露天矿开采和非常规油气储层压裂中，由于可控冲击波技术具有作用范围大、可反复作用等优势，能够沟通天然裂隙产生更多裂缝，同时气体压裂技术具有气体扩散能力强的优势，能够进一步扩展裂隙，形成复杂的裂隙网络，通过瞬态压裂和稳态压裂相结合的方式，使矿体或储层岩体产生疲劳破坏，降低了矿体或储层岩体的破裂压力；由于致裂室可采用多级串联结构且同时封隔，实现了多段、多储层压裂和破岩。

2.压力可控。可控冲击波技术具有频率可控的优势，且气体压裂通过控制压力和流量，可在露天矿开采中有效提高矿产资源的品位，同时在非常规油气储层压裂中可以避免对井孔结构强度的破坏。

3.安全性好。本发明采用可控冲击波技术替代了露天矿开采中传统的******技术，避免了传统******带来的次生危害，同时可控冲击波技术替代了非常规油气储层压裂中的深孔预裂***等技术，排除了危险性大、压力不可控带来的危害。

4.环保且成本低。本发明采用气体压裂技术，避免了水力压裂技术中的水资源浪费问题，也避免了压裂液污染地层的问题。

综上，本发明的可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置及方法，具有压裂及破岩效果好、压力可控、安全性好、环保且成本低的优点，因此适用于露天矿开采和非常规油气储层压裂中进行致裂增产。

附图说明

图1为本发明的一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置(致裂室采用二级串联结构时)的结构示意图；

图2为图1中I部放大图；

图3为图1中II部放大图；

图中，1—注气管，2—空压机，3—致裂室，4—冲击波发生器，5—封隔器，6—钻孔，7—致裂孔，8—顶部堵头，9—底部堵头，10—第一压力传感器，11—第一增压泵，12—第二压力传感器，13—第一流量传感器，14—第二增压泵，15—第三压力传感器，16—第二流量传感器，17—储气罐，18—第四压力传感器，19—第三流量传感器，20—减压阀，21—废气储罐，22—第五压力传感器，23—环向承载基座，24—注气中心管柱，25—环向封隔气囊，26—高压闭合喷头，27—推力弹簧，28—喷口密封板，29—绝缘外壳，30—含能材料，31—金属丝，32—高压电极，33—低压电极，34—顶部绝缘支板，35—底部绝缘支板，36—通气孔，37—高压直流电源，38—储能电容器，39—控制开关，40—高压电缆连接器，41—高压电缆，42—第六压力传感器，43—传感器信号转接头，V1—第一阀门，V2—第二阀门，V3—第三阀门，V4—第四阀门，V5—第五阀门，V6—第六阀门，V7—第七阀门，V8—第八阀门，V9—第九阀门，V10—第十阀门，V11—第十一阀门，T1—第一三通，T2—第二三通，T3—第三三通，T4—四通。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～3所示，一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置，包括注气管1、空压机2、致裂室3、冲击波发生器4及封隔器5；所述空压机2位于钻孔6外部，所述致裂室3位于钻孔6内部；在所述致裂室3的侧壁上开设有致裂孔7，致裂室3内腔通过致裂孔7与钻孔6相连通；所述冲击波发生器4设置在致裂孔7所在位置处的致裂室3内部；所述封隔器5设置在致裂孔7上下两侧的致裂室3与钻孔6内孔壁之间的环向空间内；所述空压机2与注气管1一端相连通，注气管1另一端分两路输出，第一路与致裂室3内腔相连通，第二路与封隔器5相连通。

所述致裂室3可采用单级结构或多级串联结构；当所述致裂室3采用单级结构时，致裂室3的上下两端筒口分别通过顶部堵头8和底部堵头9进行封堵；当所述致裂室3采用多级串联结构时，上数第一级致裂室3的上端筒口通过顶部堵头8进行封堵，相邻致裂室3之间通过螺接方式进行串联连接，下数第一级致裂室3的下端筒口通过底部堵头9进行封堵。

在所述空压机2与致裂室3之间的注气管1上依次设置有第一压力传感器10、第一阀门V1、第一增压泵11、第二压力传感器12、第一流量传感器13、第一三通T1、第二阀门V2、第二增压泵14、第三压力传感器15、第二流量传感器16、第三阀门V3、储气罐17、第四压力传感器18、第三流量传感器19、第四阀门V4、四通T4及第五阀门V5；所述空压机2通过第一三通T1与封隔器5相连通，在第一三通T1与封隔器5之间的注气管1上依次设置有第六阀门V6、减压阀20、第七阀门V7、第二三通T2及第三三通T3，第三三通T3分两路与封隔器5相连通，在第三三通T3与封隔器5的第一路管路上设置有第八阀门V8，在第三三通T3与封隔器5的第二路管路上设置有第九阀门V9；所述第二三通T2与四通T4相连通，在第二三通T2与四通T4之间的管路上设置有第十阀门V10；在所述钻孔6外部设置有废气储罐21，所述废气储罐21与四通T4相连通，在四通T4与废气储罐21之间的管路上依次设置有第十一阀门V11和第五压力传感器22。

所述封隔器5包括环向承载基座23、注气中心管柱24、环向封隔气囊25及高压闭合喷头26；所述环向承载基座23固定套装在致裂室3外部，所述注气中心管柱24固定插装在环向承载基座23内，注气中心管柱24与注气管1相连通；所述环向封隔气囊25套装在环向承载基座23周向外侧，环向封隔气囊25与注气管1之间通过高压闭合喷头26相连通；在所述高压闭合喷头26的中心孔口内侧同轴设置有一根推力弹簧27，推力弹簧27一端与高压闭合喷头26相连，推力弹簧27另一端连接有一张喷口密封板28。

所述冲击波发生器4包括绝缘外壳29、含能材料30、金属丝31、高压电极32、低压电极33、顶部绝缘支板34及底部绝缘支板35；所述顶部绝缘支板34固定设置在致裂孔7上方的致裂室3内腔侧壁上，所述底部绝缘支板35固定设置在致裂孔7下方的致裂室3内腔侧壁上，在顶部绝缘支板34和底部绝缘支板35均开设有通气孔36，所述致裂室3内腔通过通气孔36与致裂孔7相连通；所述绝缘外壳29固装在顶部绝缘支板34与底部绝缘支板35之间，所述高压电极32位于绝缘外壳29与顶部绝缘支板34之间，所述低压电极33位于绝缘外壳29与底部绝缘支板35之间，所述金属丝31位于绝缘外壳29内部，金属丝31一端穿过绝缘外壳29顶盖与高压电极32相连接，金属丝31另一端穿过绝缘外壳29底板与低压电极33相连接；所述含能材料30填充在绝缘外壳29内腔之中；在所述钻孔6外部分别设置有高压直流电源37、储能电容器38及控制开关39，在所述致裂室3筒壁上部安装有高压电缆连接器40，所述高压直流电源37、储能电容器38、控制开关39、高压电缆连接器40及高压电极32依次通过高压电缆41进行电连接。

在所述致裂孔7上下两侧封隔器5之间的致裂室3筒壁上安装有第六压力传感器42，在致裂室3筒壁上部安装有传感器信号转接头43；在所述钻孔6外部设置有信息采集器和计算机，所述第一压力传感器10、第二压力传感器12、第三压力传感器15、第四压力传感器18、第五压力传感器22、第一流量传感器13、第二流量传感器16及第三流量传感器19的信号输出端均与信息采集器进行电连接，所述第六压力传感器42的信号输出端通过传感器信号转接头43与信息采集器进行电连接，信息采集器的信号输出端与计算机进行电连接。

一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产方法，采用了所述的可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置，包括如下步骤：

步骤一：根据露天矿开采需要或油气储层压裂需要确定钻孔6的布孔位置和布孔数量；

步骤二：在确定好的布孔位置处，利用钻孔设备加工钻孔6，直到钻孔6达到预设深度；

步骤三：将装配有冲击波发生器4和封隔器5的致裂室3送入钻孔6内；

步骤四：将第一阀门V1、第六阀门V6、第七阀门V7、第八阀门V8及第九阀门V9调整到开启状态，将其余阀门维持在关闭状态，同时启动空压机2，压缩空气先经过第一增压泵11进行增压，之后流经减压阀20并进入注气中心管柱24，经减压阀20调压后的压缩空气由注气中心管柱24流出直接进入环向封隔气囊25内，喷口密封板28此时处于开启状态，压缩空气可以顺利通过高压闭合喷头26，使环向封隔气囊25逐渐充气膨胀，直到膨胀后的环向封隔气囊25贴紧钻孔6内孔壁，随着压缩空气的持续注入，高压闭合喷头26内部的压力逐渐升高，当该压力将超过推力弹簧27的弹簧力时，此时在该压力下会使喷口密封板28闭合，进而使高压闭合喷头26封闭，环向封隔气囊25充气结束，致裂孔7上下两侧的钻孔6环向空间完成封隔，并形成环向封隔段，之后迅速关闭所有开启的阀门，同时关闭空压机2和第一增压泵11；

步骤五：将第一阀门V1、第六阀门V6、第七阀门V7、第十阀门V10及第五阀门V5调整到开启状态，将其余阀门维持在关闭状态，同时启动空压机2，压缩空气先经过第一增压泵11进行增压，之后流经减压阀20进行调压，经减压阀20调压后的压缩空气依次经过致裂室3内腔、通气孔36及致裂孔7进入钻孔6的环向封隔段中，同时由第六压力传感器42实时检测环向封隔段内的压力，当环向封隔段内的压力达到设定值后，关闭所有开启的阀门，同时关闭空压机2和第一增压泵11；

步骤六：开启高压直流电源37，为储能电容器38充电，当储能电容器38中存储的电量达到设定值后，接通控制开关39，由储能电容器38产生的脉冲高电压大电流通过高压电缆41和高压电缆连接器40加载到高压电极32上，之后通过金属丝31向低压电极33放电，并且金属丝31被加载脉冲高电压大电流后会瞬间沉积大量的能量，进而使金属丝31产生相变而快速膨胀，产生强冲击波的同时还会产生复合等离子体，而复合等离子体会驱动含能材料30产生可控冲击波，该可控冲击波将通过致裂孔7反复作用在矿体或储层岩体上；具体的，储能电容器38可重复充电，直接通过控制开关39决定重复频率，控制开关39可有触发器启动，保证其具有快速切换能力和稳定的持续工作能力；

步骤七：将第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3、第四阀门V4及第五阀门V5调整到开启状态，将其余阀门维持在关闭状态，同时启动空压机2，压缩空气先经过第一增压泵11进行一级增压，之后通过第二增压泵14进行二级增压，完成二级增压后的压缩空气直接进入储气罐17中存储，之后由储气罐17输出的高压气体，高压气体依次经过致裂室3内腔、通气孔36及致裂孔7进入钻孔6的环向封隔段中，进一步致裂矿体或储层岩体以扩展裂缝；具体的，压缩空气采用二级增压的目的是使压力逐级增加，从而更好的保证气体注入流量，达到更好的压裂效果；

步骤八：维持第五阀门V5的开启状态，关闭其他所有开启的阀门，同时关闭空压机2、第一增压泵11及第二增压泵14，之后开启第十一阀门V11，此时通过废气储罐21对废气进行回收并实现卸压，最后关闭第五阀门V5和第十一阀门V11；

步骤九：将第八阀门V8、第九阀门V9、第十阀门V10及第十一阀门V11调整到开启状态，高压闭合喷头26内部的压力瞬间下降，推力弹簧27由压缩状态恢复到伸长状态，此时喷口密封板28从闭合状态恢复到开启状态，环向封隔气囊25逐渐回缩并进行排气，排出的气体通过废气储罐21进行回收，当环向封隔气囊25回缩到初始体积后，解封结束。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1.一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置，其特征在于：包括注气管、空压机、致裂室、冲击波发生器及封隔器；所述空压机位于钻孔外部，所述致裂室位于钻孔内部；在所述致裂室的侧壁上开设有致裂孔，致裂室内腔通过致裂孔与钻孔相连通；所述冲击波发生器设置在致裂孔所在位置处的致裂室内部；所述封隔器设置在致裂孔上下两侧的致裂室与钻孔内孔壁之间的环向空间内；所述空压机与注气管一端相连通，注气管另一端分两路输出，第一路与致裂室内腔相连通，第二路与封隔器相连通。

2.根据权利要求1所述的一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置，其特征在于：所述致裂室可采用单级结构或多级串联结构；当所述致裂室采用单级结构时，致裂室的上下两端筒口分别通过顶部堵头和底部堵头进行封堵；当所述致裂室采用多级串联结构时，上数第一级致裂室的上端筒口通过顶部堵头进行封堵，相邻致裂室之间通过螺接方式进行串联连接，下数第一级致裂室的下端筒口通过底部堵头进行封堵。

3.根据权利要求1所述的一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置，其特征在于：在所述空压机与致裂室之间的注气管上依次设置有第一压力传感器、第一阀门、第一增压泵、第二压力传感器、第一流量传感器、第一三通、第二阀门、第二增压泵、第三压力传感器、第二流量传感器、第三阀门、储气罐、第四压力传感器、第三流量传感器、第四阀门、四通及第五阀门；所述空压机通过第一三通与封隔器相连通，在第一三通与封隔器之间的注气管上依次设置有第六阀门、减压阀、第七阀门、第二三通及第三三通，第三三通分两路与封隔器相连通，在第三三通与封隔器的第一路管路上设置有第八阀门，在第三三通与封隔器的第二路管路上设置有第九阀门；所述第二三通与四通相连通，在第二三通与四通之间的管路上设置有第十阀门；在所述钻孔外部设置有废气储罐，所述废气储罐与四通相连通，在四通与废气储罐之间的管路上依次设置有第十一阀门和第五压力传感器。

4.根据权利要求1所述的一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置，其特征在于：所述封隔器包括环向承载基座、注气中心管柱、环向封隔气囊及高压闭合喷头；所述环向承载基座固定套装在致裂室外部，所述注气中心管柱固定插装在环向承载基座内，注气中心管柱与注气管相连通；所述环向封隔气囊套装在环向承载基座周向外侧，环向封隔气囊与注气管之间通过高压闭合喷头相连通；在所述高压闭合喷头的中心孔口内侧同轴设置有一根推力弹簧，推力弹簧一端与高压闭合喷头相连，推力弹簧另一端连接有一张喷口密封板。

5.根据权利要求1所述的一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置，其特征在于：所述冲击波发生器包括绝缘外壳、含能材料、金属丝、高压电极、低压电极、顶部绝缘支板及底部绝缘支板；所述顶部绝缘支板固定设置在致裂孔上方的致裂室内腔侧壁上，所述底部绝缘支板固定设置在致裂孔下方的致裂室内腔侧壁上，在顶部绝缘支板和底部绝缘支板均开设有通气孔，所述致裂室内腔通过通气孔与致裂孔相连通；所述绝缘外壳固装在顶部绝缘支板与底部绝缘支板之间，所述高压电极位于绝缘外壳与顶部绝缘支板之间，所述低压电极位于绝缘外壳与底部绝缘支板之间，所述金属丝位于绝缘外壳内部，金属丝一端穿过绝缘外壳顶盖与高压电极相连接，金属丝另一端穿过绝缘外壳底板与低压电极相连接；所述含能材料填充在绝缘外壳内腔之中；在所述钻孔外部分别设置有高压直流电源、储能电容器及控制开关，在所述致裂室筒壁上部安装有高压电缆连接器，所述高压直流电源、储能电容器、控制开关、高压电缆连接器及高压电极依次通过高压电缆进行电连接。

6.根据权利要求3所述的一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置，其特征在于：在所述致裂孔上下两侧封隔器之间的致裂室筒壁上安装有第六压力传感器，在致裂室筒壁上部安装有传感器信号转接头；在所述钻孔外部设置有信息采集器和计算机，所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第一流量传感器、第二流量传感器及第三流量传感器的信号输出端均与信息采集器进行电连接，所述第六压力传感器的信号输出端通过传感器信号转接头与信息采集器进行电连接，信息采集器的信号输出端与计算机进行电连接。

7.一种可控冲击波与气体压裂联合致裂增产方法，采用了权利要求1所述的可控冲击波与气体压裂联合致裂增产装置，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：根据露天矿开采需要或油气储层压裂需要确定钻孔的布孔位置和布孔数量；

步骤二：在确定好的布孔位置处，利用钻孔设备加工钻孔，直到钻孔达到预设深度；

步骤三：将装配有冲击波发生器和封隔器的致裂室送入钻孔内；

步骤四：将第一阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门及第九阀门调整到开启状态，将其余阀门维持在关闭状态，同时启动空压机，压缩空气先经过第一增压泵进行增压，之后流经减压阀并进入注气中心管柱，经减压阀调压后的压缩空气由注气中心管柱流出直接进入环向封隔气囊内，喷口密封板此时处于开启状态，压缩空气可以顺利通过高压闭合喷头，使环向封隔气囊逐渐充气膨胀，直到膨胀后的环向封隔气囊贴紧钻孔内孔壁，随着压缩空气的持续注入，高压闭合喷头内部的压力逐渐升高，当该压力将超过推力弹簧的弹簧力时，此时在该压力下会使喷口密封板闭合，进而使高压闭合喷头封闭，环向封隔气囊充气结束，致裂孔上下两侧的钻孔环向空间完成封隔，并形成环向封隔段，之后迅速关闭所有开启的阀门，同时关闭空压机和第一增压泵；

步骤五：将第一阀门、第六阀门、第七阀门、第十阀门及第五阀门调整到开启状态，将其余阀门维持在关闭状态，同时启动空压机，压缩空气先经过第一增压泵进行增压，之后流经减压阀进行调压，经减压阀调压后的压缩空气依次经过致裂室内腔、通气孔及致裂孔进入钻孔的环向封隔段中，同时由第六压力传感器实时检测环向封隔段内的压力，当环向封隔段内的压力达到设定值后，关闭所有开启的阀门，同时关闭空压机和第一增压泵；

步骤六：开启高压直流电源，为储能电容器充电，当储能电容器中存储的电量达到设定值后，接通控制开关，由储能电容器产生的脉冲高电压大电流通过高压电缆和高压电缆连接器加载到高压电极上，之后通过金属丝向低压电极放电，并且金属丝被加载脉冲高电压大电流后会瞬间沉积大量的能量，进而使金属丝产生相变而快速膨胀，产生强冲击波的同时还会产生复合等离子体，而复合等离子体会驱动含能材料产生可控冲击波，该可控冲击波将通过致裂孔反复作用在矿体或储层岩体上；

步骤七：将第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门及第五阀门调整到开启状态，将其余阀门维持在关闭状态，同时启动空压机，压缩空气先经过第一增压泵进行一级增压，之后通过第二增压泵进行二级增压，完成二级增压后的压缩空气直接进入储气罐中存储，之后由储气罐输出的高压气体，高压气体依次经过致裂室内腔、通气孔及致裂孔进入钻孔的环向封隔段中，进一步致裂矿体或储层岩体以扩展裂缝；

步骤八：维持第五阀门的开启状态，关闭其他所有开启的阀门，同时关闭空压机、第一增压泵及第二增压泵，之后开启第十一阀门，此时通过废气储罐对废气进行回收并实现卸压，最后关闭第五阀门和第十一阀门；

步骤九：将第八阀门、第九阀门、第十阀门及第十一阀门调整到开启状态，高压闭合喷头内部的压力瞬间下降，推力弹簧由压缩状态恢复到伸长状态，此时喷口密封板从闭合状态恢复到开启状态，环向封隔气囊逐渐回缩并进行排气，排出的气体通过废气储罐进行回收，当环向封隔气囊回缩到初始体积后，解封结束。

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