熱脫附的基本原理是通過間接或直接對油基巖屑加熱，系統溫度在達到油基巖屑中水分、礦物油的沸點過程中，水分、礦物油逐步揮發，從而實現水相、油相與固相的三相分離。整個過程可分為水分揮發、輕質油分揮發、重質油分揮發及微量裂解等階段，以物理反應為主。水相與油相通過冷凝的方式加以回收，固相（含油率低于0.3%）進入暫存庫待危廢廠家進一步收集處理。由于巖屑中的礦物油為白油或柴油，整體沸程在300~400℃，采用熱脫附技術簡單、實用、能耗低，該技術在川渝地區的油基巖屑治理領域得到業主與環保公司的青睞，市場占有率在90%以上。代表性的有長城鉆探榮縣區塊某平臺使用的電磁球磨熱脫附技術；川慶鉆探威遠區塊某平臺的油基巖屑機械捶磨熱脫附技術；在宜賓地區的以天然氣為熱源的間接加熱回轉窯熱脫附技術及中石化江漢環保在涪陵地區的以天然氣為熱源的間接加熱回轉窯熱脫附技術。與回轉窯相比，球磨或捶磨的方式可使粒度在150~5000μm的巖屑均勻分布在50~100μm，增大其比表面積，破壞其孔隙結構，提高油分的脫附效率。經熱脫附回收的油分可用于回配鉆井液，固相含油率可穩定降低到0.3%，甚至0.1%以下。
影響熱脫附效率與效果的因素主要有溫度、時間、升溫速率、加熱氣氛、加熱方式、設備類型等。目前較為成熟的熱解設備有回轉窯熱解爐、固定床熱解爐、移動床熱解爐、流化床熱解爐、鋼帶熱解爐、多膛爐熱解爐等；加熱方式分為直接加熱、間接加熱、一段式加熱及兩段式加熱，主要的熱源有天然氣、熱電偶、燃料油、電磁、微波、蒸汽等。有學者發現在CO2、N2、He、H2、Ar等不同氣氛下，熱解過程的速率、熱解的產物及擬合熱力學、動力學模型等方面都會有不同程度的差異。為提升熱解效率，不少學者將催化技術引入到熱解過程。目前常用的催化劑分為金屬氧化物與非金屬氧化物兩大類，金屬氧化物以過渡金屬氧化物如CuO、CaO、Fe2O3、NiO、Al2O3、MnO2等為主，非金屬氧化物以ZSM-5沸石分子篩（堿性催化劑）、白云石（酸性催化劑）、垃圾焚燒飛灰以及部分廢棄催化劑等為主。
油基巖屑的萃取處理技術主要包括傳統的溶劑萃取以及新型的超臨界萃取、微乳液萃取等三種技術。超臨界與微乳液萃取目前在工程上暫無應用，尚處于實驗室研發階段。傳統的溶劑萃取法最早用于液液萃取，根據“相似相溶”的原理，用與萃取對象性質相似的萃取劑來完成萃取過程。油基巖屑的萃取形式上是一種液固萃取，但本質仍然是采用液態萃取劑完成對巖屑中柴油或白油的萃取，因此原理與液液萃取一致。首先，通過篩選恰當的萃取劑完成對巖屑的去油處理，萃取結束后，一般采用蒸餾的方式進行油分與萃取劑的分離，回收的油分用于回配鉆井液，分離出來的萃取劑循環利用。
溶劑萃取過程會受到萃取劑的種類、萃取方式（逆流、并流或錯流）、溫度、時間、萃取劑與巖屑的質量比及攪拌頻率等因素的影響。以甲乙酮和甲苯分別作為極性與非極性的萃取劑，在最優條件下，甲乙酮與甲苯萃取過程的石油烴回收率分別為30.41%和37.24%。采用逆流萃取的方式石油醚、甲苯、石腦油、正己烷及其復配萃取劑對油基巖屑的萃取效果，在最優條件下，收油率可達到80.5%。溶劑萃取技術存在的主要問題有萃取劑用量大、損失率高、處理成本大等。
目前，萃取技術在川渝地區的油基巖屑處理領域也已有工程案例。2015年3月博盛永業在宜賓市上羅鎮長寧H6平臺投運低溫萃取技術（LRET），年處理能力為30000t，萃取技術總裝機功率800kW，實際運行功率500kW，巖屑噸處理藥劑費為0.1萬元，回收油分的含固率為3%~6%。
油基巖屑的熱化學清洗技術是采用添加表面活性劑或堿性物質等化學藥劑，并結合加熱、超聲、機械攪拌等手段，實現油分從固相表面的剝離，并利用油、水、固三相的密度差將油相從固相以及水相中分離出來的一種水基處理方式。
影響熱化學清洗效果的因素主要有溫度、固體顆粒特性（如礦物組成、粒度分布、含量等）、時間、攪拌頻率、藥劑種類及液固分離方式等。目前的研究方向主要集中在藥劑的研發或新工藝流程的設計。對比單一與復配清洗劑的熱化學清洗效果，用到了有機（AEO-9、LAS、吐溫80、司班80、OP等）與無機（硅酸鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉）兩類表面活性劑，發現有機類表面活性劑的去油效果整體優于無機類表面活性劑的處理效果，最優去油效果可達92.83%。利用正交實驗法進行復配清洗劑的開發，并采用利用單因素實驗法研究了溫度、時間、攪拌頻率、液固比、清洗劑用量等因素對熱化學清洗過程的影響。在最佳條件下去油率為96.75%。由于水洗法存在著水的循環利用效率低，所得油分含水率與含固率高、處理后的尾礦難以達到0.3%的標準以及添加的清洗藥劑存在著污染回收油分，從而影響回配鉆井液性能的風險，截止到目前在川渝地區尚無熱化學清洗的工程案例。
