目前国内能源形势日益严峻,各大油田相继进入开发中后期,油气勘探开发难度日益增大,对勘探开发技术的要求越来越高,既要有效提高钻进速度,又要切实保护油气藏,提高采收率,因此,迫切需要发展新型高效破岩钻井技术。近年来,随着对超临界二氧化碳流体技术研究的逐步深入,其在钻井技术上的应用可行性研究也已经开展,研究成果表明,其优异特性符合新型射流破岩钻井技术的需要,可以有效解决当前钻井破岩过程中所面临的大量难题,因此,研制超临界二氧化碳射流破岩试验装置,研究超临界二氧化碳射流破岩技术,对提高油气资源的勘探开发效率具有重要意义。本文首先调研了超临界二氧化碳流体基本性质和超临界二氧化碳钻完井技术的研究现状,研究发现,超临界二氧化碳射流破岩技术可以有效提高钻井速度、保护油气层。其次,结合油气层保护钻完井技术中所存在的基本问题和超临界二氧化碳射流技术的特点,优选了相似理论,并对试验装置做出了总体方案设计,确定了试验装置应满足的功能和试验装置的系统框架。第三,依据相似理论,结合实际钻完井技术特点,对超临界二氧化碳射流破岩试验装置进行了全面设计和校核,该破岩试验装置可以进行超临界流体射流破岩试验以及相关钻完井拓展试验研究,并实现射流初始压力、初始温度、岩石赋存压力和温度、井底压力和温度以及喷嘴工作参数可调。最后,对所建立的试验装置进行了试验验证,结果表明所设计试验装置可以进行超临界二氧化碳射流破岩试验,研究超临界二氧化碳射流及破岩规律。本文结合超临界二氧化碳射流钻完井技术特点,采用相似理论,设计了超临界二氧化碳射流破岩试验装置,并进行了试验验证,结果表明本论文所采用的理论方法正确可行,试验装置的研制为超临界二氧化碳射流破岩试验研究奠定了设备基础,试验结果为超临界二氧化碳射流破岩钻井工具的研制以及其相关工艺技术的开发提供了理论支撑。