页岩气是一种非常重要的非常规能源，水平钻井技术和水力压裂技术使页岩气产量有了突飞猛进的增长。水力压裂法虽然可实现大规模压裂，但存在粘土水化膨胀问题，压裂裂缝方向受地应力方向影响较大，此外，耗水量极大，法国出于资源与环境的考虑已经立法禁止采用水力压裂法开采页岩气。基于以上原因，李子丰教授提出一种压裂新技术——液化氮气汽化压裂技术。该技术的实现为液氮压力压裂、岩石收缩压裂、岩石脆变压裂以及氮气膨胀压裂共同作用的结果，可实现大规模压裂，没有粘土水化膨胀问题，不受水资源限制，没有环境污染，可更好的用来指导页岩气开发。本文介绍了液化氮气的基本性质、油田现场液化氮气的制备原理以及氮气在石油行业领域的各项应用，分析了液氮用作压裂液所具有的经济优势；根据能量平衡原理推导建立了注液过程以及停泵以后井筒以及裂缝温度场分布数值模型，结合相应的边界条件和初始条件可进行求解，通过计算液氮汽化压裂过程中的井筒温度场表明，选用隔热油管，采用大排量快速注入可保证液氮以液体形态到达压裂目的层；根据弹性力学理论，结合水平井方位角，综合考虑原地应力、井筒内压、热应力及射孔等影响因素，建立了裸眼及射孔完井方式下水平井的井周应力分布模型，根据张性破裂准则，推导出了裂缝起裂压力和起裂方位角的计算公式，并分析了两种特殊情况下的起裂压力和起裂角，最后分析了热应力对压裂效果的影响，以及液氮的低温特性对岩石性质的影响。