我国煤层气资源非常丰富,对缓解能源供需矛盾和调整资源结构有着重要的意义。然而我国煤层气储层有着渗透性低的特点,而现阶段主要应用的水利压力压裂技术又存在诸多问题,基于这种现状本文提出了一种可控的基于超临界CO₂的高能气体压裂技术,成为水力压裂的补充和替代,实现压裂技术新突破,并为工程应用奠定基础。本文研究了高能气体压裂技术的原理和特点,结合超临界CO₂的流体特性,设计了一种用火药驱动液态CO₂相变的高能气体压裂发生器,并结合理论计算、仿真和实测数据对压裂器的性能进行了分析,得出了所设计的压裂器符合使用要求的结论。本文根据理论研究、设计仿真、试验实测的技术路线对高能气体压裂器及其性能进行了研究,主要包括:首先,结合国内外研究现状提出了基于超临界CO₂的高能气体压裂技术,分析了此种技术的优势,研究了超临界CO₂的流体特性,得出了超临界CO₂的P-T-ρ关系曲线;其次,介绍了此种新型的压裂技术的压裂系统,设计了其中的关键机构高能气体压裂发生器的结构,对影响其使用性能的关键部件压裂管的强度极限和泄压膜片的破膜压力进行了理论分析,并利用数值模拟软件Ansys workbench仿真功能对压裂器的主要性能仿真分析,得出了所设计的压裂器满足使用要求;最后,利用测试系统对压裂管内的压力进行了实测,并分析了实测数据。通过对比试验,确定了破膜压力值的来源是超临界CO₂流体在温度升高时引起的压力急剧增加,而非发热药爆燃产生的燃气压力。通过分析实测数据得出了破膜压力值和温度峰值,对比多组数据得出了膜片厚度和发热药量、液态CO₂量之间的关系。