油页岩的开发利用
直接开采包括露天开采和地下开采。露天开采适合开采浅埋矿床，成本低，安全系数高。辽宁抚顺和广东茂名就是典型的例子。地下采矿方法有立井开采和水平巷道开采两种，适用于深埋矿床。直接采矿是一种比较原始的采矿方法，有很大的局限性，对生态环境破坏严重，主要表现在三个方面:
一是生态和水质破坏严重。无论是露天开采还是地下开采，都需要将地下水位降到含有油页岩的层位以下。开采1立方米油页岩，一般需要抽取25立方米地下水。采矿水大大增加了地表水和地下水中的硫酸盐含量。在巴西，油页岩开采长期以来破坏了矿区及其附近的生态平衡以及水位和水质的稳定性。
二是灰渣污染严重。直接开采得到的油页岩用于提炼页岩油或直接燃烧，产生大量灰分。如果不回收利用，不仅会造成空气污染，还会大量占地，其中的金属元素和微量元素渗入地下水体，危害人们的生产和生活。
第三，直采占地面积大，一旦复垦，无法完全恢复。
地下转化过程
地下转化工艺(ICP)是壳牌公司斥巨资开发的一项开采油页岩等非常规资源的专利技术，对开发深层油页岩尤为有利。ICP开采油页岩的基本原理是对地下的油页岩矿层进行加热裂解，使其转化为优质的石油或天然气，然后通过相关渠道分别提取石油和天然气；这些高质量的油(气)在地面收集加工后，可以生产石脑油、煤油等成品油。该技术的突出优点是:提高资源开发利用效率；减少开采过程中对生态环境的破坏，即少占地，无尾矿和废弃物，无空气污染，少污染地下水，最大限度地减少有害副产品的产生。虽然该技术尚未完全商业化，但技术和设备等关键技术问题已经解决，并在美国科罗拉多州和加拿大阿尔伯塔省进行了商业化示范。按照2005年5月每桶原油的开发成本，传统干馏技术为20美元/桶，ICP技术的生产成本为12美元/桶。ICP技术的成本低于传统的干馏技术，当油价高于25美元/桶时，该技术可以盈利。中国吉林省油页岩资源丰富，但大部分埋藏在平原农田下或深埋地下。吉林省地质矿产勘查开发局与壳牌勘探有限公司于2004年2月8日签署了合作框架协议。根据壳牌在北美的ICP技术研发和在吉林省的油页岩资源调查，合资公司预计在2006年开始ICP技术的商业示范，2010后开始全面商业运营。
油页岩开采方法经过近两个世纪的发展，取得了许多成功经验，并在不断完善。成熟的开采技术是油页岩产业崛起的有力保障。国内主要采用抚顺干馏工艺，其他工艺大多处于试验阶段。整体技术水平较低，与行业内山区公司、地方政府支持、研究周期和规模较小有关。2007年，国家发改委发布《产业结构调整指导目录》(2007木)，表示未来几年将从信贷、税收等方面大力支持油页岩、油砂等非常规能源的发展，产业技术发展有望突破。
随着技术的进步和环保意识的增强，油页岩资源已从单纯的能源利用发展到综合利用，大大提高了资源利用率，降低了成本，减少了环境污染，为资源的可持续利用提供了保障。油页岩矿石开采出来后，首先作为能源，也就是干馏提炼，作为燃料。干馏后的页岩油可以作为燃料油出售，也可以通过加氢精制和非加氢精制的方法生产轻柴油，提高页岩油的附加值，精制后的重油可以作为燃料使用。油页岩作为燃料主要用于发电，即直接用作锅炉燃料或低温干馏产生的气体燃料，也可用于取暖和长途运输。干馏和直接燃烧产生的灰和废气有不同的用途。灰可以用来填矿，做水泥或陶粒，做砖等。现在成功利用页岩废渣的技术很多。废气可作为燃料燃烧产生的蒸汽用于生产和生活，也可回收利用为油页岩干馏提供热源。
油页岩的利用主要集中在提炼页岩油和发电，所以干馏工艺和燃烧锅炉的发展直接影响使用效果。降低成本、注重环保和充分利用资源的要求推动了油页岩利用技术的革新，主要表现在干馏工艺和燃烧锅炉的改进。
干馏技术
目前，世界上许多国家都研究了油页岩干馏法，有些已经形成工业生产规模。中国、俄罗斯和爱沙尼亚的发生炉和德国的LR炉产能小，出油率低，技术先进，但投资少，适合小型页岩炼油厂。爱沙尼亚Kiviter炉和美国TOSCO-II炉容量大，投资中等，适合中型油页岩炼油厂。爱沙尼亚的Galoter、巴西的Petrosix和澳大利亚的Alberta-Taciuk产能大、出油率高、投资高，适合大中型油页岩炼油厂。
油页岩悬浮燃烧气化技术
油页岩作为发电燃料经历了漫长的研发过程，从油页岩悬浮燃烧和气化到油页岩流化床燃烧再到油页岩循环流化床燃烧。技术不断改进，效益不断提高，污染不断减少。
前苏联直接用油页岩燃烧发电。20世纪50-70年代，在爱沙尼亚和波罗的海建立了三个电厂，总装机容量为2415MW，锅炉产量为65-320吨/小时。但问题很多:锅炉实际出力降低，炉膛结焦，受热面高温腐蚀，尾部受热面积灰堵塞；SO2和NOX排放量大，严重污染环境；制粉系统电耗高，锅炉维护费用高，运行不经济；机组可靠性差，经常被迫停机，停机时间很长。
油页岩流化床燃烧技术
前苏联首先研制出油页岩流化床锅炉，20世纪80年代，爱沙尼亚和波罗的海电站对锅炉进行了改造。油页岩流化床锅炉也相继在广东茂名和辽宁抚顺得到应用。其突出优点是降低了炉内结焦的可能性，对流受热面没有严重的积灰，烟气中NO和NO2含量少，燃烧时可以吸收大量的硫，增加了锅炉的实际输出功率，飞灰不会粘在锅炉的过热器和省煤器管束上，锅炉热效率在70%以上。实践证明，油页岩流化床燃烧发电在技术上是可行的，但效率低，经济效益差。
油页岩循环流化床燃烧技术
循环流化床燃烧技术有效提高了油页岩利用率和锅炉热效率，减少了污染气体的排放。它是油页岩发电最有利的燃烧方式，煤种适应性好，燃烧温度低，燃烧宽筛分颗粒，SO2、NO、NO2排放极低，锅炉效率在80%以上。这些突出的优势为油页岩能源利用和油页岩燃烧发电技术注入了新的活力，带来了新的机遇。中国、以色列等国家在油页岩循环流化床燃烧发电的能源利用研究方面取得了成功经验。1989年，以色列建成第一座半商业化油页岩循环流化床燃烧示范电站，采用芬兰阿赫斯特罗姆公司50吨/小时循环流化床锅炉。20世纪90年代，以色列用230t/h循环流化床锅炉建成了燃烧油页岩的商业电厂，1996吉林省华电油页岩示范热电厂采用了3台东北电科院制造的65t/h低倍率循环床油页岩电厂锅炉，实现了长期稳定运行。
油页岩的应用技术取得了巨大的进步，为许多国家的经济发展做出了巨大的贡献。然而，油页岩在不同国家的主要用途却大相径庭。爱沙尼亚主要用于发电和提取页岩油。近40年来，其99%的电力生产主要依赖油页岩，巴西主要用作运输燃料，德国主要用于制造水泥和建材，中国和澳大利亚主要用于提取页岩油并用作燃料，俄罗斯和以色列主要用于发电。