液氮喷射压裂有望解决干热岩（普遍为花岗岩）压裂过程中起裂压力大、井筒封隔困难、储层改造体积有限等问题。要实施该技术,首先需要利用液氮磨料射流在高温储层中喷射形成射孔孔眼。本文采用理论分析、数值模拟和室内实验相结合的方法开展研究,揭示了液氮磨料射流破碎高温花岗岩的作用机制,主要研究工作及成果如下:（1）采用离散相模型,建立了液氮磨料射流流场三维计算模型,考虑液氮物性随温度、压力的变化以及流场湍流对颗粒运动轨迹的影响,研究了液氮射流对磨料颗粒的携带能力,得到多个关键参数对颗粒运动速度的影响规律。结果表明,在强湍流影响下,颗粒在喷嘴外流场中运动轨迹随机性较强;液氮在高速流动条件下对颗粒具有较好的携带能力;相较于磨料水射流和氮气磨料射流,颗粒在液氮磨料射流中喷嘴出口速度最大,但在喷嘴外流场中颗粒速度衰减较快;模拟条件下,喷嘴压降、喷嘴直径和磨料质量流量对颗粒运动速度影响较大。（2）采用热-流-固耦合方法,将流体流动、换热与岩石形变模拟相耦合,计算了液氮磨料射流喷射高温岩石过程中流-固界面的换热效率、岩石内渗流与传热以及岩石内的热应力分布。结果表明,液氮射流在流-固界面的高速冲击及强湍流作用增强了界面处流体与岩石的换热效率;液氮在岩石内的渗流显著加快了岩石的冷却速度;冷冲击在岩石内引起的热应力表现为拉伸应力,主要作用于岩石表面冷却区域。（3）开展低压液氮磨料射流冲击传热实验,研究了磨料颗粒对流-固界面传热效率的影响规律,结合渗透率及声波测试方法,探究了液氮冷冲击引起的岩石损伤。结果表明,磨料颗粒提高了岩石表面液氮润湿边界的扩展速度,加快了岩石冷却;高温岩石损伤主要由液氮射流冷冲击引起,表现为岩石表面热裂纹生成、渗透率增大以及声波速度降低,岩石初始温度越高,岩石冷却后损伤越严重。（4）开展高压液氮磨料射流冲击破岩实验,研究了高温花岗岩在低温流体、高速颗粒冲击共同作用下的破碎特征。结果表明,相比氮气磨料射流和磨料水射流,液氮磨料射流破岩效果更好,射孔孔眼具有体积大、形状不规则、壁面粗糙等特点;前混液氮磨料射流具有比后混液氮磨料射流更好的破岩效果;实验条件下,岩石初始温度、喷嘴压降、颗粒直径以及喷嘴直径均对液氮磨料射流破岩效率有较大影响。（5）采用表面形貌仪和电镜扫描等手段观测破碎岩石的微观表面形貌及断裂特征,分析了低温流体冷却、高速颗粒冲击、热应力及流体水楔作用对岩石破碎的影响。结果表明,液氮磨料射流喷射孔眼表面伴有较大凹坑、凸起或深壑生成,表现为岩屑大块剥落特征;液氮磨料射流作用下,高温花岗岩破碎主要以脆性断裂为主,但局部区域存在塑性形变引起的韧性断裂;孔眼不同区域由于受力不同,表现出不同的断裂模式;破岩过程中,液氮射流冷冲击对岩石造成损伤,在热应力拉伸、颗粒冲击、流体水楔共同作用下,岩石通过裂纹生成、扩展与交汇的方式实现破碎。研究结果揭示了液氮磨料射流破碎干热岩的作用机制,可望为液氮喷射压裂干热岩技术奠定理论基础。