CN111980879A - 高压脉冲流体输出装置及岩石水压致裂方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压脉冲流体输出装置及岩石水压致裂方法，该高压脉冲流体输出装置，包括受电液伺服阀控制的双作用液压缸以及第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸，第二单作用脉冲增压缸上设有用于间接测量其内部增压活塞移动速度的位移传感器，第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸的单向出液孔连接至高压输出总管；高压输出总管上设置有压力传感器和流量传感器，压力传感器、流量传感器、位移传感器和电液伺服阀均与伺服控制器电性连接。本发明采用电液伺服阀控制的双作用液压缸与两侧第一单作用脉冲增压缸和第二脉冲增压连接，能够实现精准的水力脉冲压力和脉冲流量控制，具有结构简单，稳定性强的优点。

Description

高压脉冲流体输出装置及岩石水压致裂方法

技术领域

本发明属于岩石水压致裂技术领域，尤其涉及一种高压脉冲流体输出装置及岩石水压致裂方法。

背景技术

为了提升岩石的渗透率或加速岩石的润湿效果，水压致裂技术已广泛的应用于油气领域和井下开采等生产领域。在岩石水压致裂技术领域中，脉冲水力致裂是通过脉冲装置将连续流体转变为脉冲流体进行岩石致裂的优化压裂技术。相比于普通的定常流静态压裂，脉冲水力压裂具有水楔作用和疲劳作用的双效压裂效果，近年来，已在室内物理模型试验和现场开采中得以应用。

然而，现有脉冲水力致裂装置却依旧存在不少性能缺陷。例如，早期的脉冲水力致裂装置采用激振腔扰流形成脉冲流体，其脉冲效果和脉冲频率难以控制；现场应用的双缸脉冲泵直接进行脉冲流体输出，其脉冲频率可控,但频控范围小，脉冲波形单一，流量输出不稳定；后来为了克服上述问题，专利CN108798673B公开了一种水驱动的高压脉冲流体输出装置及操作方法，采用两组单作用脉冲增压缸进行高压脉冲流体交替输出的形式，实现可控脉冲压力输出；但两组单作用脉冲增压缸并置的形式结构较复杂，且在实现过程中对控制系统要求极高，双缸反相位协同控制难度极大。

综上，有必要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压脉冲流体输出装置及岩石水压致裂方法，采用电液伺服阀控制的双作用液压缸与两侧第一单作用脉冲增压缸和第二脉冲增压连接，能够实现精准的水力脉冲压力和脉冲流量控制，具有结构简单，稳定性强的优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

高压脉冲流体输出装置，包括受电液伺服阀控制的双作用液压缸以及结构相同的第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸，所述双作用液压缸的活塞杆的两端分别与两侧的所述第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸的增压活塞对接；

所述第二单作用脉冲增压缸上设有用于间接测量其内部增压活塞的移动速度的位移传感器，所述第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸的单向出液孔连接至高压输出总管；

所述高压输出总管上设置有压力传感器和流量传感器，所述压力传感器、流量传感器、位移传感器和电液伺服阀均与伺服控制器电性连接。

具体的，所述伺服控制器连接至工控机。

具体的，所述位移传感器采用磁性位移传感器，所述第二单作用脉冲增压缸内的增压活塞上设有测量杆安装孔，所述磁性位移传感器的磁环固定安装在所述测量杆安装孔中，所述磁性位移传感器的测量杆同轴穿过所述磁环插在所述测量杆安装孔中，所述测量杆安装孔的轴线、所述磁环的轴线均与所述增压活塞的移动方向平行。

具体的，所述第一单作用脉冲增压缸上设有第一单向进液孔、第一单向出液孔和出液孔，所述第二单作用脉冲增压缸上设有第二单向进液孔和第二单向出液孔；

所述第一单向进液孔上连接有第一常开式电磁截止阀，所述第一单向出液孔上连接有第二常开式电磁截止阀，所述出液孔上连接有第一常闭式电磁截止阀，所述第二单向进液孔上连接有第三常开式高压截止阀，所述第二单向出液孔上连接有二位三通高压电磁阀；

所述第一常开式电磁截止阀、第一常闭式电磁截止阀、第二常开式电磁截止阀、第三常开式高压截止阀和二位三通高压电磁阀均与所述伺服控制器连接。

具体的，该输出装置还包括水箱，所述水箱与所述二位三通高压电磁阀、第一常开式电磁截止阀和第三常开式高压截止阀连接。

具体的，所述水箱与所述高压输出总管之间设置可调式高压溢流阀。

具体的，所述第二常开式电磁截止阀、第一常闭式电磁截止阀和二位三通高压电磁阀分别通过第一高压输出管、第二高压输出管和第三高压输出管与所述高压输出总管的输入端连接。

具体的，所述高压输出总管上还设有不锈钢蓄能器，所述高压输出总管与所述不锈钢蓄能器之间设置有第二常闭式电磁截止阀，所述第二常闭式电磁截止阀与所述伺服控制器电性连接。

具体的，该输出装置还包括油箱、液压泵和油用单向阀；

所述油箱通过供油通路与所述电液伺服阀的供油孔连接，所述液压泵和油用单向阀设置在所述供油通路上，所述供油通路上还设置有溢流阀、充气蓄能器和压力表；

所述电液伺服阀的回油口经高压油管与所述油箱连接，所述电液伺服阀的两个输出口分别与所述双作用液压缸的两个进油口连接。

具体的，所述供油通路上还设有第一滤油器和第二滤油器。

岩石水压致裂方法，采用上述高压脉冲流体输出装置，包括如下步骤：

步骤一、预注液

将高压输出总管与岩石压裂孔内的压裂管连接，往水箱中注入压裂液，以位移传感器监测的增压活塞的移动速度为反馈信号，给伺服控制器输入正负对称的方波移动速度控制信号，电液伺服阀控制双作用液压缸的液压活塞往复式匀速运动，进而经活塞杆推动第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸的增压活塞匀速往复运动，对应的第一单相进液孔和第二单相进液孔交替从水箱匀速吸水，对应的第一单相出液孔和第二单相出液孔交替往高压输出总管无间断匀速打水，当流量传感器及压力传感器检测值稳定后，则指示高压输出总管和压裂管内基本充满压裂液；

步骤二、前期压力控制式脉冲注液

控制第一单作用脉冲增压缸的增压活塞缩回至极限位置，即第一单作用脉冲增压缸内吸满水，控制第一常开式电磁截止阀、第二常开式电磁截止阀和第三常开式高压截止阀关闭；控制二位三通高压电磁阀动作，使第二单相出液孔经二位三通高压电磁阀泄压；控制第一常闭式电磁截止阀开启，即对应的出液孔内流体连通至高压输出总管，此时，只有第一单作用脉冲增压缸与高压输出总管连接；

以压力传感器监测的液体压力为反馈信号，给伺服控制器输入脉冲压力控制信号，且压力峰值小于理论计算的岩石起裂压力值，电液伺服阀控制双作用液压缸的液压活塞往复式运动，经活塞杆推动第一单作用脉冲增压缸的增压活塞往复运动，此时，缸内压裂液从出液孔被交替推出和吸入，高压输出总管内产生对压力升降波形，调整伺服控制输入的频率、波形和持续时间，则在岩石压裂孔内产生对应脉冲压力波作用，达到压裂前疲劳脉冲效果；

步骤三、中期持续注液压裂

待完成压力控制式脉冲注液后，以位移传感器监测的移动速度为反馈信号，给伺服控制器输入负向的匀速移动速度控制信号，电液伺服阀控制双作用液压缸的液压活塞往第一单作用脉冲增压缸方向匀速推进，经活塞杆推动第一单作用脉冲增压缸的增压活塞匀速向前推进，对应的缸内压裂液从出液孔持续推出，促使高压输出总管和压裂管内的压力持续增高，经压力传感器监测，直至达到压裂孔的起裂压力；产生水力裂缝后，压力陡降后，压力控制式注液失效；

步骤四、后期流量控制式脉冲注液

控制第一常闭式电磁截止阀关闭，即出液孔内与外界断开；然后，控制第一常开式电磁截止阀、第二常开式电磁截止阀和第三常开式高压截止阀开启，控制二位三通高压电磁阀复位，使第二单向出液孔经二位三通高压电磁阀与高压输出总管连接；

以位移传感器监测的移动速度为反馈信号，给伺服控制输入移动速度控制信号，电液伺服阀控制双作用液压缸的液压活塞往复式非匀速运动，进而经活塞杆推动第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸的增压活塞非匀速往复运动，对应的第一单向进液孔和第二单向进液孔交替从水箱非匀速吸水，对应的第一单向出液孔和第二单向出液孔交替往高压输出总管非匀速打水，形成脉冲流量输出，流量传感器监测到脉冲流量输出状态，此时，在压裂管内压裂液以流量脉冲的形式持续输入，并对形成的水力裂缝产生进一步的脉冲作用，持续作用于水力裂缝的后期扩展过程。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：

1、脉冲流量精准可控：采用了双作用水力脉冲增压机构，并且通过位移传感器和电液伺服阀配合，来控制增压活塞往复的位移行程和速度，进而转换成对第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸实时流量脉冲的精确控制。

2、脉冲压力精准可控：采用了双作用水力脉冲增压机构，其第一单作用脉冲增压缸的设置有出液孔，在进行脉冲压力波形输出时，出液孔直接与高压输出总管导通，在锁闭其他进出液口状态下，进行压力波形的闭环控制，实现脉冲压力波形全程的高精度控制。

3、结构简化，稳定性高：采用双作用水力脉冲增压机构执行压力脉冲与流量脉冲耦合式水力输出时，仅需一套双作用液压缸、一套电液伺服阀和一套伺服控制器，配合相关电磁阀即可实现全部功能，相比于现有装置，其结构简单，无需进行协调控制，提高了装置稳定性，且降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的高压脉冲流体输出装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的双作用水力脉冲增压机构轴测图；

图3是本发明实施例提供的双作用水力脉冲增压机构主剖视图；

其中：1-液压油源与控制机构；2-双作用水力脉冲增压机构；3-高压流体输出机构；4-液压油源装置；5-流体控制装置；6-高压油管；7-油箱；8-第一滤油器；9-液压泵；10-油用单向阀；11-第二滤油器；12-溢流阀；13-充气蓄能器；14-压力表；15-三位四通电液伺服阀；16-伺服控制器；17-工控机；18-供油孔；19-回油口；20-输出口；21-双作用液压缸；22-第一单作用脉冲增压缸；23-第二单作用脉冲增压缸；24-不锈钢增压缸；25-增压活塞；26-缸盖；27-第一单向进液孔；28-第一单向出液孔；29-出液孔；30-进液单向阀；31-第一常开式电磁截止阀；32-出液单向阀；33-第二常开式电磁截止阀；34-第一常闭式电磁截止阀；35-第二单向进液孔；36-第二单向出液孔；37-第三常开式高压截止阀；38-二位三通高压电磁阀；39-位移传感器连接孔；40-阶梯型圆孔；41-磁性位移传感器；42-磁环；43-测量杆；44-电子处理单元体；45-高压密封圈；46-液压活塞；47-活塞杆；48-第一高压输出管；49-第二高压输出管；50-第三高压输出管；51-高压输出总管；52-水箱；53-第一输出口；54-压力传感器；55-流量传感器；56-不锈钢蓄能器；57-第二常闭式电磁截止阀；58-高压溢流阀；59-第二输出口；60-高压管路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种高压脉冲流体输出装置，包括液压油源与控制机构1、双作用水力脉冲增压机构2和高压流体输出机构3，液压油源与控制机构1匹配双作用水力脉冲增压机构2，用于提供液压驱动油源和伺服控制指令；所述双作用水力脉冲增压机构2连接所述高压流体输出机构3，输出可控的高压压力脉动和流量脉动。

参见图1，液压油源与控制机构1主要由液压油源装置4和流体控制装置5组成；液压油源装置4包括油箱7、液压泵9和油用单向阀10，油箱7、液压泵9和油用单向阀10通过高压油管6顺次连接，构成的供油通路，在供油通路还设置控制供油通路压力的溢流阀12、维持供油通路压力稳定的充气蓄能器13和显示供油通路油压的压力表14；流体控制装置5主要由三位四通电液伺服阀15、伺服控制器16和工控机17组成；电液伺服阀15的供油孔18与供油通路连接，电液伺服阀15的回油口19经高压油管6与油箱7连接，电液伺服阀15的两输出口20经高压油管6与双作用水力脉冲增压机构2连接；电液伺服阀15还与伺服控制器16、工控机17顺次电性连接。

此外，在实际应用中，在供油通路上还可以设置第一滤油器8和第二滤油器11，溢流阀12、充气蓄能器13及压力表14设置在油用单向阀10与第二滤油器11之间的供油通路上。

参见图1-3，双作用水力脉冲增压机构2包括受电液伺服阀15控制的双作用液压缸21、连接于双作用液压缸21一端的第一单作用脉冲增压缸22和连接于双作用液压缸21另一端的第二单作用脉冲增压缸23，第一单作用脉冲增压缸22和第二单作用脉冲增压缸23的结构相同，均为柱塞式增压结构，都包括不锈钢增压缸24、增压活塞25和缸盖26；

在实际应用中，在第一单作用脉冲增压缸22的增压活塞25前端的不锈钢增压缸24内设置有第一单向进液孔27、第一单向出液孔28和出液孔29；第一单向进液孔27往不锈钢增压缸24外侧连接有第一常开式电磁截止阀31；第一单向出液孔28往不锈钢增压缸24外侧连接有第二常开式电磁截止阀33；出液孔29往不锈钢增压缸24外侧连接有第一常闭式电磁截止阀34；第二单作用脉冲增压缸23的增压活塞25前端的不锈钢增压缸24内设置有第二单向进液孔35和第二单向出液孔36；第二单向进液孔35往不锈钢增压缸24外侧连接有第三常开式高压截止阀37；第二单向出液孔36往不锈钢增压缸24外侧连接有二位三通高压电磁阀38；其中，第一单向进液孔27和第二单向进液孔35是指在进液孔上设置有进液单向阀30，第一单向出液孔28和第二单向出液孔36是指在出液孔上设置有出液单向阀32。

第二单作用脉冲增压缸23的增压活塞25前端的不锈钢增压缸24的正中央还开有位移传感器连接孔39，第二单作用脉冲增压缸23的增压活塞25前端面中心至增压活塞25内还开有阶梯型圆孔40；第二单作用脉冲增压缸23的不锈钢增压缸24前侧设置用于间接测量增压活塞移动速度的磁性位移传感器（磁致伸缩位移传感器）41，磁性位移传感器41的磁环42同轴装配于阶梯型圆孔40的前端，磁性位移传感器41的测量杆43经位移传感器连接孔39插入缸内，并进一步经磁环42的中心同轴插入阶梯型圆孔（测量杆安装孔）40内；测量杆43后端连接不锈钢增压缸24外侧的磁性位移传感器41的电子处理单元体44，电子处理单元体44螺栓式紧固于移传感器连接孔39外侧，连接处设置有高压密封圈45；阶梯型圆孔40的孔深是测量杆43长度的两倍，孔径大于测量杆43的杆径，双作用液压缸21中心设置的液压活塞46经活塞杆47与两侧增压活塞25连接，液压活塞46面积是增压活塞25面积的三至六倍。当然，也可以采用其他类型的位移传感器，但是采用磁性位移传感器41，由于作为确定位置的活动磁环42和测量杆（敏感元件）43并无直接接触，因此传感器可应用在极恶劣的工业环境中，不易受油渍、溶液、尘埃或其它污染的影响。

在本申请实施例中，采用了双作用水力脉冲增压机构，并且通过位移传感器和电液伺服阀配合，来控制增压活塞往复的位移行程和速度，进而转换成对第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸实时流量脉冲的精确控制。

参见图1-3，高压流体输出机构3由第一高压输出管48、第二高压输出管49、第三高压输出管50、高压输出总管51和水箱52组成；第一高压输出管48、第二高压输出管49、第三高压输出管50和高压输出总管51都为高压硬管；第一高压输出管48连接第二常开式电磁截止阀33，将第一单向出液孔28内的高压流体连通至高压输出总管51；第二高压输出管49连接第一常闭式电磁截止阀34，将出液孔29内高压流体在开阀时连通至高压输出总管51，第三高压输出管50连接二位三通高压电磁阀38的第一输出口53，将第二单向出液孔36内高压流体在开阀时连通至高压输出总管51，高压输出总管51上设置有压力传感器54、流量传感器55和不锈钢蓄能器56，高压输出总管51与不锈钢蓄能器56之间还设置有第二常闭式电磁截止阀57，水箱52与高压输出总管51之间设置可调式高压溢流阀58，水箱52还与二位三通高压电磁阀38的第二输出口59、第一常开式电磁截止阀31和第三常开式高压截止阀37经高压管路60连接。

参见图1，伺服控制器16还与第一常开式电磁截止阀31、第二常开式电磁截止阀33、第三常开式高压截止阀37、第一常闭式电磁截止阀34、第二常闭式电磁截止阀57、二位三通高压电磁阀38、磁性位移传感器41、压力传感器54和流量传感器55电性并联。

在本申请实施例中，采用了双作用水力脉冲增压机构，其第一单作用脉冲增压缸的设置有出液孔，在进行脉冲压力波形输出时，出液孔直接与高压输出总管导通，在锁闭其他进出液口状态下，进行压力波形的闭环控制，实现脉冲压力波形全程的高精度控制。

此外，本申请实施例仅需一套双作用液压缸、一套电液伺服阀和一套伺服控制器，配合相关电磁阀即可实现全部功能，相比于现有装置，其结构简单，无需进行协调控制，提高了装置稳定性，且降低了成本。

参见图1-图3，采用上述实施例高压脉冲流体输出装置对岩石进行水压致裂的具体过程如下：

步骤一、预注液

首先，利用高压管路60将高压输出总管51与岩石压裂孔内的压裂管连接，往水箱52中注入压裂液，并将可调式高压溢流阀58调整到一极低水平的泄流压力；然后，启动高压脉冲流体输出装置，并控制第二常闭式电磁截止阀57开启，以连通不锈钢蓄能器56，以磁性位移传感监测的移动速度为反馈信号，给伺服控制器16输入正负对称的方波移动速度控制信号；

随即，电液伺服阀15控制双作用液压缸21的液压活塞46往复式匀速运动，进而经活塞杆47推动第一单作用脉冲增压缸22和第二单作用脉冲增压缸23的增压活塞25匀速往复运动，对应的第一单向进液孔27和第二单向进液孔35交替从水箱52匀速吸水，对应的第一单向出液孔28和第二单向出液孔36交替往第一高压输出管48和第三高压输出管50匀速打水，汇集入高压输出总管51内无间断衔接形成连续流，并受不锈钢蓄能器56调控进一步维持流速稳定，流量传感器55监测到定常流输出；此后，当可调式高压溢流阀58达到设定压力值后开启泄流，压力传感器54压力信号维持稳定，则指示高压管路60和压裂管内基本充满压裂液。

步骤二、前期压力控制式脉冲注液

首先，控制第一单作用脉冲增压缸22的增压活塞25缩回至极限位置，即第一单作用脉冲增压缸22内吸满水；然后，控制第二常闭式电磁截止阀57关闭以断开不锈钢蓄能器56与高压输出总管51的连接，并将可调式高压溢流阀58调整到最大泄压压力；接着，控制第一常开式电磁截止阀31、第二常开式电磁截止阀33和第三常开式高压截止阀37关闭，即对应的第一单向进液孔27、第一单向出液孔28和第二单向进液孔35关闭；控制二位三通高压电磁阀38动作，使第二单向出液孔36经二位三通高压电磁阀38的第二输出口59与水箱52连接泄压；控制第一常闭式电磁截止阀34开启，即对应的出液孔29内流体经第二高压输出管49连通至高压输出总管51，此时，只有第一单作用脉冲增压缸22与高压输出总管51连接；

接着，以压力传感器54监测的液体压力为反馈信号，给伺服控制器16输入正弦波或方波或三角波或任意波形的脉冲压力控制信号，且压力峰值小于理论计算的岩石起裂压力值；此后，电液伺服阀15控制双作用液压缸21的液压活塞46往复式运动，经活塞杆47推动第一单作用脉冲增压缸22增压活塞25往复运动，此时，缸内压裂液从出液孔29被交替推出和吸入，高压输出总管51内产生对压力升降波形，调整伺服控制输入的频率、波形和持续时间，则在岩石压裂孔内产生对应脉冲压力波作用，达到压裂前疲劳脉冲效果。

步骤三、中期持续注液压裂

待完成压力控制式脉冲注液后，以磁性位移传感器监测的移动速度为反馈信号，给伺服控制器16输入负向的匀速移动速度控制信号；进而，电液伺服阀15控制双作用液压缸21的液压活塞46往第一单作用脉冲增压缸22方向匀速推进，经活塞杆47推动第一单作用脉冲增压缸22的增压活塞25匀速向前推进，对应的缸内压裂液从出液孔29持续推出，促使高压输出总管51和压裂管内的压力持续增高，经压力传感器54监测，直至达到压裂孔的起裂压力，产生水力裂缝后，压力陡降后，压力控制式注液失效。

步骤四、后期流量控制式脉冲注液

控制第一常闭式电磁截止阀34关闭，即出液孔29内与外界断开；然后，控制第一常开式电磁截止阀31、第二常开式电磁截止阀33和第三常开式高压截止阀37开启，即对应的第一单向进液孔27、第一单向出液孔28和第二单向进液孔35开启；控制二位三通高压电磁阀38复位，使第二单向出液孔36经二位三通高压电磁阀38的第一输出口53与第三高压输出管50连接；此时，双作用水力脉冲增压机构2回复步骤一时的状态；

接着，维持不锈钢蓄能器56与高压输出总管51断开，以磁性位移传感器监测的移动速度为反馈信号，给伺服控制输入正负对称的正弦波或有占空的方波或三角波或任意波形的移动速度控制信号，电液伺服阀15控制双作用液压缸21的液压活塞46往复式非匀速运动，进而经活塞杆47推动第一单作用脉冲增压缸22和第二单作用脉冲增压缸23的增压活塞25非匀速往复运动，对应的第一单向进液孔27和第二单向进液孔35交替从水箱52非匀速吸水，对应的第一单向出液孔28和第二单向出液孔36交替往第一高压输出管48和第一高压输出管48非匀速打水，汇集入高压输出总管51内间断衔接形成脉冲流量输出，流量传感器55监测到脉冲流量输出状态；此时，在压裂管内压裂液以流量脉冲的形式持续输入，并对形成的水力裂缝产生进一步的脉冲作用，持续作用于水力裂缝的后期扩展过程。

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.高压脉冲流体输出装置，其特征在于：包括受电液伺服阀控制的双作用液压缸以及结构相同的第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸，所述双作用液压缸的活塞杆的两端分别与两侧的所述第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸的增压活塞对接；

所述第二单作用脉冲增压缸上设有用于间接测量其内部增压活塞移动速度的位移传感器，所述第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸的单向出液孔连接至高压输出总管；

所述高压输出总管上设置有压力传感器和流量传感器，所述压力传感器、流量传感器、位移传感器和电液伺服阀均与伺服控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：所述位移传感器采用磁性位移传感器，所述第二单作用脉冲增压缸内的增压活塞上设有测量杆安装孔，所述磁性位移传感器的磁环固定安装在所述测量杆安装孔中，所述磁性位移传感器的测量杆同轴穿过所述磁环插在所述测量杆安装孔中，所述测量杆安装孔的轴线、所述磁环的轴线均与所述增压活塞的移动方向平行。

3.根据权利要求2所述的高压脉冲流体输出装置，其特征在于： 所述第一单作用脉冲增压缸上设有第一单向进液孔、第一单向出液孔和出液孔，所述第二单作用脉冲增压缸上设有第二单向进液孔和第二单向出液孔；

所述第一单向进液孔上连接有第一常开式电磁截止阀，所述第一单向出液孔上连接有第二常开式电磁截止阀，所述出液孔上连接有第一常闭式电磁截止阀，所述第二单向进液孔上连接有第三常开式高压截止阀，所述第二单向出液孔上连接有二位三通高压电磁阀；

所述第一常开式电磁截止阀、第一常闭式电磁截止阀、第二常开式电磁截止阀、第三常开式高压截止阀和二位三通高压电磁阀均与所述伺服控制器连接。

4.根据权利要求3所述的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：该输出装置还包括水箱，所述水箱与所述二位三通高压电磁阀、第一常开式电磁截止阀和第三常开式高压截止阀连接。

5.根据权利要求4所述的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：所述水箱与所述高压输出总管之间设置可调式高压溢流阀。

6.根据权利要求4所述的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：所述第二常开式电磁截止阀、第一常闭式电磁截止阀和二位三通高压电磁阀分别通过第一高压输出管、第二高压输出管和第三高压输出管与所述高压输出总管的输入端连接。

7.根据权利要求4所述的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：所述高压输出总管上还设有不锈钢蓄能器，所述高压输出总管与所述不锈钢蓄能器之间设置有第二常闭式电磁截止阀，所述第二常闭式电磁截止阀与所述伺服控制器电性连接。

8.根据权利要求4-7任一项所述的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：该输出装置还包括油箱、液压泵和油用单向阀；

所述油箱通过供油通路与所述电液伺服阀的供油孔连接，所述液压泵和油用单向阀设置在所述供油通路上，所述供油通路上还设置有溢流阀、充气蓄能器和压力表；

所述电液伺服阀的回油口经高压油管与所述油箱连接，所述电液伺服阀的两个输出口分别与所述双作用液压缸的两个进油口连接。

9.根据权利要求8所述的高压脉冲流体输出装置，其特征在于：所述供油通路上还设有第一滤油器和第二滤油器。

10.岩石水压致裂方法，采用权利要求4-9任一项所述的高压脉冲流体输出装置，其特征在于，包括：

步骤一、预注液

将高压输出总管与岩石压裂孔内的压裂管连接，往水箱中注入压裂液，以位移传感监测的增压活塞的移动速度为反馈信号，给伺服控制器输入正负对称的方波移动速度控制信号，电液伺服阀控制双作用液压缸的液压活塞往复式匀速运动，进而经活塞杆推动第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸的增压活塞匀速往复运动，对应的第一单相进液孔和第二单相进液孔交替从水箱匀速吸水，对应的第一单相出液孔和第二单相出液孔交替往高压输出总管无间断匀速打水，当流量传感器及压力传感器检测值稳定后，则指示高压输出总管和压裂管内基本充满压裂液；

步骤二、前期压力控制式脉冲注液

控制第一单作用脉冲增压缸的增压活塞缩回至极限位置，即第一单作用脉冲增压缸内吸满水，控制第一常开式电磁截止阀、第二常开式电磁截止阀和第三常开式高压截止阀关闭；控制二位三通高压电磁阀动作，使第二单相出液孔经二位三通高压电磁阀泄压；控制第一常闭式电磁截止阀开启，即对应的出液孔内流体连通至高压输出总管，此时，只有第一单作用脉冲增压缸与高压输出总管连接；

以压力传感器监测的液体压力为反馈信号，给伺服控制器输入脉冲压力控制信号，且压力峰值小于理论计算的岩石起裂压力值，电液伺服阀控制双作用液压缸的液压活塞往复式运动，经活塞杆推动第一单作用脉冲增压缸的增压活塞往复运动，此时，缸内压裂液从出液孔被交替推出和吸入，调整伺服控制输入的频率、波形和持续时间，则在岩石压裂孔内产生对应脉冲压力波作用，达到压裂前疲劳脉冲效果；

步骤三、中期持续注液压裂

待完成压力控制式脉冲注液后，以位移传感器监测的移动速度为反馈信号，给伺服控制器输入负向的匀速移动速度控制信号，电液伺服阀控制双作用液压缸的液压活塞往第一单作用脉冲增压缸方向匀速推进，经活塞杆推动第一单作用脉冲增压缸的增压活塞匀速向前推进，对应的缸内压裂液从出液孔持续推出，促使高压输出总管和压裂管内的压力持续增高，经压力传感器监测，直至达到压裂孔的起裂压力，产生水力裂缝后，压力陡降后，压力控制式注液失效；

步骤四、后期流量控制式脉冲注液

控制第一常闭式电磁截止阀关闭，即出液孔内与外界断开；然后，控制第一常开式电磁截止阀、第二常开式电磁截止阀和第三常开式高压截止阀开启，控制二位三通高压电磁阀复位，使第二单向出液孔经二位三通高压电磁阀与高压输出总管连接；

以位移传感器监测的移动速度为反馈信号，给伺服控制输入移动速度控制信号，电液伺服阀控制双作用液压缸的液压活塞往复式非匀速运动，进而经活塞杆推动第一单作用脉冲增压缸和第二单作用脉冲增压缸的增压活塞非匀速往复运动，对应的第一单向进液孔和第二单向进液孔交替从水箱非匀速吸水，对应的第一单向出液孔和第二单向出液孔交替往高压输出总管非匀速打水，形成脉冲流量输出，流量传感器监测到脉冲流量输出状态，此时，在压裂管内压裂液以流量脉冲的形式持续输入，并对形成的水力裂缝产生进一步的脉冲作用，持续作用于水力裂缝的后期扩展过程。

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