1.一种利用离心力模拟渗流力对岩石作用的装置,其特征在于,包括离心装置、立方体岩心夹持器(2)和圆柱体岩心夹持器(14),立方体岩心夹持器(2)的顶面及四个侧面均设有回压阀(3),圆柱体岩心夹持器(14)上设有回压阀(3),离心装置包括驱动机构和转盘(4),驱动机构与转盘(4)连接,立方体岩心夹持器(2)包括设置于转盘(4)中心的第一立方体岩心夹持器和设置于转盘(4)边缘并对称的第二立方体岩心夹持器和第三立方体岩心夹持器,第一立方体岩心夹持器与第二立方体岩心夹持器相邻的侧面正对,第一立方体岩心夹持器与第三立方体岩心夹持器相邻的侧面正对,圆柱体岩心夹持器(14)包括设置于转盘边缘并对称的第一圆柱体岩心夹持器和第二圆柱体岩心夹持器,第一圆柱体岩心夹持器和第二圆柱体岩心夹持器的轴线同轴。
2.根据权利要求1所述的一种利用离心力模拟渗流力对岩石作用的装置,其特征在于,还包括圆柱体岩心(11)、中空立方体岩心(12)和立方体岩心(13),中空立方体岩心(12)的中心沿顶面至底面开设有圆形孔眼(12-1),第一圆柱体岩心夹持器和第二圆柱体岩心夹持器设有所述圆柱体岩心(11),第二立方体岩心夹持器和第三立方体岩心夹持器设有所述立方体岩心(13),第一立方体岩心夹持器中设有所述中空立方体岩心(12)。
3.根据权利要求2所述的一种利用离心力模拟渗流力对岩石作用的装置,其特征在于,中空立方体岩心(12)和立方体岩心(13)的边长相同,边长为10-20cm;中空立方体岩心(12)上的圆形孔眼(12-1)直径为1.5cm-2.5cm;圆柱体岩心(11)的长度为10-15cm,直径为2.5-3cm。
4.根据权利要求1所述的一种利用离心力模拟渗流力对岩石作用的装置,其特征在于,转盘(4)的直径为1000mm-1200mm;所述利用离心力模拟渗流力对岩石作用的装置还包括防护罩(1),转盘(4)位于所述防护罩(1)内。
5.一种利用离心力模拟渗流力对岩石作用的实验方法,其特征在于,所述实验方法利用权利要求1-4任意一项所述的装置进行,用于模拟渗流力作用下岩石裂缝扩展,包括如下过程:
向第二立方体岩心夹持器和第三立方体岩心夹持器分别装入立方体岩心(13);
通过第二立方体岩心夹持器和第三立方体岩心夹持器给两个立方体岩心施加最大水平主应力、最小水平主应力和垂向地应力;
驱动机构驱动转盘(4)以预设离心速度旋转预设时间;
转盘(4)停止后,对第二立方体岩心夹持器和第三立方体岩心夹持器卸压;
对立方体岩心表面各个面进行拍照、采集数据,以及对立方体岩心进行ct扫描,观察内部裂缝的萌生与扩展情况。
6.根据权利要求5所述的一种利用离心力模拟渗流力对岩石作用的实验方法,其特征在于,若模拟岩心每单位体积上受到的平均渗流力大小为fs2时,则所述预设离心速度x通过下式计算:
式中,pm为岩心的密度,ra和rb分别为岩心内侧和外侧距离转盘轴线距离。
7.根据权利要求5所述的一种利用离心力模拟渗流力对岩石作用的实验方法,其特征在于,当模拟正常地应力类型下施加的围压时,最大水平主应力、最小水平主应力和垂向地应力满足:垂向地应力>最大水平主应力>最小水平主应力;
当模拟走滑地应力类型下施加的围压时,最大水平主应力、最小水平主应力和垂向地应力满足:最大水平主应力>垂向地应力>最小水平主应力;
当模拟反转地应力类型下施加的围压时,最大水平主应力、最小水平主应力和垂向地应力满足:最大水平主应力>最小水平主应力>垂向地应力;
转盘(4)的转速为2000-4000rpm,在预设离心速度下的旋转时间为30-180min。
8.一种利用离心力模拟渗流力对岩石作用的实验方法,其特征在于,所述实验方法利用权利要求1-4任意一项所述的装置进行,用于模拟渗流力对储层岩石孔隙结构损伤,包括如下过程:
向第一立方体岩心夹持器装入中空立方体岩心(12),中空立方体岩心(12)上的圆形孔眼(12-1)方向为竖直方向;向第一圆柱体岩心夹持器和第二圆柱体岩心夹持器均装入圆柱体岩心(11);
通过第一立方体岩心夹持器给中空立方体岩心(12)施加最大水平主应力、最小水平主应力和垂向地应力;通过第一圆柱体岩心夹持器和第二圆柱体岩心夹持器分别给两个圆柱体岩心施加不同的围压;
驱动机构驱动转盘(4)以预设离心速度旋转预设时间;
转盘(4)停止后,对第一立方体岩心夹持器、第一圆柱体岩心夹持器和第二圆柱体岩心夹持器卸压;
利用岩心驱替实验、核磁共振扫描仪、岩心切片实验分析所述中空立方体岩心(12)以及圆柱体岩心(11)离心后孔喉损伤情况。
9.根据权利要求8所述的一种利用离心力模拟渗流力对岩石作用的实验方法,其特征在于,若模拟岩心每单位体积上受到的平均渗流力大小为fs2时,则所述预设离心速度x通过下式计算:
式中,pm为岩心的密度,ra和rb分别为岩心内侧和外侧距离转盘轴线距离。
10.根据权利要求8所述的一种利用离心力模拟渗流力对岩石作用的实验方法,其特征在于,第一立方体岩心夹持器施加的最大水平主应力、最小水平主应力和垂向地应力满足垂向地应力>最大水平主应力>最小水平主应力时,以模拟正常地应力类型下施加的围压;
第一立方体岩心夹持器施加的最大水平主应力、最小水平主应力和垂向地应力满足最大水平主应力>垂向地应力>最小水平主应力时,以模拟走滑地应力类型下施加的围压;
第一立方体岩心夹持器施加的最大水平主应力、最小水平主应力和垂向地应力满足最大水平主应力>最小水平主应力>垂向地应力时,以模拟反转地应力类型下施加的围压;
第一圆柱体岩心夹持器和第二圆柱体岩心夹持器施加的围压范围:5-30mpa;
转盘(4)的转速为2000-3500rpm,在预设离心速度下的旋转时间为60-150min。