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頁巖油的提煉過程椒簡單，油頁巖采出后先將其壓碎，而后再加熱至330℃至480℃之間，以釋放出油頁巖內的油母質成份使之成為碳氫化合物的蒸氣，而殘余物質則是類似焦炭的固體，此一過程稱為蒸餾，之后將蒸氣冷卻就可得到油和氣。
阻礙頁巖油開采的因素：
開采過程，由于油頁巖深埋于地下，為得到油頁巖必須先去除礦場的覆蓋層，此即為一花費昂貴的程序。
能源密度較低，其能源密度和煤比較，只有煤能源密度的八分之一左右。
當油頁巖經蒸餾取出碳氫化合物后，其體積將膨脹約35% 左右，因此無法單純地將用過后的油頁巖棄置于原來開采后下的場址，必須另覓高廢棄物的廢置場。
從油頁巖中產出1 公升的油需要3公升的水，水資源的取用將是一大問題。
頁巖油生產技術必須對油頁巖加熱使其從巖石中釋放出碳氫氣體和流體。雖然一百多年來人們嘗試了大量的油頁巖開采方法，但只有4 種方法被認為是開發油頁巖的zui基本常用方法。
地表處理
一般來說，地表處理包含3 個主要階段：
（1）頁巖開采及礦石篩選；
（2）裂解油頁巖以生成干酪根油；
（3）處理干酪根油以生成冶煉材料及高品質化學物。
地表處理通常有兩種方法：
地下開采地表干餾：在該處理過程中，油頁巖礦石被采出來傳送到地面粉碎，然后在地面干餾器中加熱以生成氣體和流體，經過這個階段處理后的油頁巖被就地銷毀或運送到別的處理區。
地表開采地表干餾：在該過程中，油頁巖礦石被地表敞口采礦機開采、沖洗，進而在干餾器中處理。
原位處理
由于較深、較薄的油頁巖礦不適合用地表或深部開采方法，因此可以采用原位處理技術生成干酪根油。通過在油頁巖原始沉積的地層加熱油頁巖原地處理法減少和縮減了將油頁巖開采到地面并進行裂解的必要性。
真實原位（燃燒或加熱）：在真實的原位處理過程中，對于靠近地表的油頁巖不需要采到地面而只需原地加熱。早期的處理方法是在裂解溫度下灼燒油頁巖儲積層一端的油頁巖，從而生成流體和氣體。目前更多的方法聚焦于采用加熱油頁巖層而不是灼燒油頁巖層。
模擬原位：模擬原位法是通過壓裂油頁巖層來改善熱傳遞和穿越油頁巖層流體的流動，從而改善原地灼燒處理的裂解和頁巖油提取的效率。在模擬原位方法中，油頁巖層被壓裂。在該方法中，部分油頁巖層被灼燒作為熱源。
混合法：近來提出了一種新的方法，它是地表法和原位法的一種綜合，通過在地面采出近地表油頁巖，然后在由礦石機械挖成的坑道中緩慢加熱。
進展及面臨的挑戰
持續不斷的對油頁巖的興趣及人們在油頁巖開采技術上所做的努力，以及油頁巖礦藏的開發，使得油頁巖開采工藝和科學、碳氫流體和氣體轉換技術以及頁巖油處理技術以各種不同的方式向前發展：
技術特性及有效性明顯提高—消耗每單位能量可從定量油頁巖中生產出的原油當量更多；
在目前和可預測的市場價格條件下，每桶頁巖油的投資和操作成本下降到使得頁巖油可以和傳統原油具有同等的商業競爭力；
環境監測、控制和補救技術變得更加有效、可靠，成本更低；
更有效的原位和地表干餾法處理后留下的碳殘留物更少，產出更多，并且在處理油頁巖或地表殘留物時，環境的安全性提高；
以前不可用水源的重新利用技術，儲存、凈化及重復利用水的技術明顯提高，對水的需求也明顯降低；
收集、壓縮、應用及儲存所生成二氧化碳的技術提高，儲存二氧化碳的場所、機會以及策略的技術好于預期。
一些技術發展的已經足夠成熟，礦場試驗已經準備進入第三階段，證實了在商業化領域實施的可能性。然而，目前仍然面臨大量的挑戰：
提高能量利用的有效性及減少對輸入能量的需求；
提高礦藏采收率和增加對礦藏的保護；
減少水的需求及有效研究水的凈化和再循環戰略；
采取更的保護策略以保護氣體的品質；
減少二氧化碳的生成及控制碳周期性的排放；
保證在原位處理和地表處理中地表水及地下水的水質不受污染；
減少、控制、利用、銷毀油頁巖廢料；
加快基礎設施建設以支撐目前對多重能源和礦物能源的開發；
降低風險和實施緩解策略以應對潛在的社會經濟方面所存在的逆差。
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