1. 石油的概念及化學組成
(一)石油的概念
石油是存在於地下岩石孔隙中的以液態烴為主體的可燃有機礦產。地下油氣藏中的石油是氣態、液態及固態烴類及其衍生物的混合物，在成分上以烴類為主，含有數量不等的非烴化合物及多種微量元素。在相態上以液態為主，溶有大量烴氣及少量非烴氣，以及數量不等的固態烴類及非烴類物質。油氣藏中組成石油的各種成分和相態的比例因地而異，因此，石油沒有確定的化學成分和物理常數。
(二)石油的元素組成
石油沒有確定的化學成分，因而也就沒有確定的元素組成。但組成石油的化學元素主要是碳(C)和氫(H)，其次是硫(S)、氮(N)、氧(O)。不同產地的石油元素組成含量存在差異(表1－1)。
石油中碳含量一般為80%～88%，氫含量為10%～14%，兩種元素占絕對優勢，一般含量在95%～99%之間。硫、氮、氧總量在0.3%～7%之間變化，一般含量低於2%～3%，個別石油含硫量可高達10%。
由於硫具有腐蝕性，因此含硫量的高低關繫到石油的品質。原油中含硫量變化很大，從萬分之幾(克拉瑪依，0.05%)到百分之幾(委內瑞拉，5.48%)。根據含硫量可把原油分為高硫原油(含硫量大於1%)和低硫原油(含硫量小於1%)。原油中的硫主要來自有機物的蛋白質和圍岩的含硫酸鹽礦物如石膏等，故產於海相環境的石油較形成於陸相環境的石油含硫量高。
原油的含氮量在0.1%～1.7%之間，平均值0.094%。90%以上的原油含氮量小於0.2%。原油的含氧量在0.1%～4.5%之間，主要與其氧化變質程度有關。
表 1 －1 石油的元素組成 ( 質量分數/%)
( 據石毓程，1980，有改動)
除上述 5 種主要元素之外，還從原油灰分 ( 石油燃燒後的殘渣) 中發現有鐵 ( Fe) 、鈣 ( Ca) 、鎂 ( Mg) 、硅 ( Si) 、鋁 ( Al) 、釩 ( V) 、鎳 ( Ni) 、銅 ( Cu) 、銻 ( Sb) 、錳( Mn) 、鍶 ( Sr) 、鋇 ( Ba) 、硼 ( B) 、鈷 ( Co) 、鋅 ( Zn) 、鉬 ( Mo) 、鉛 ( Pb) 、錫( Sn) 、鈉 ( Na) 、鉀 ( K) 、磷 ( P) 、鋰 ( Li) 、氯 ( Cl) 、鉍 ( Bi) 、鈹 ( Be) 、鍺( Ge) 、銀 ( Ag) 、砷 ( As) 、鎵 ( Ga) 、金 ( Au) 、鈦 ( Ti) 、鉻 ( Cr) 、鎘 ( Cd) 等 30多種元素。這些元素雖然種類繁多，但總量僅占石油質量的萬分之幾，在石油中屬微量元素，或稱之為灰分元素。
在石油微量元素中，以釩 ( V) 、鎳 ( Ni) 兩種元素含量高，分布普遍，且鑒於其與石油成因有關，最為石油地質學家所重視。V/Ni 比值可作為區分是來自海相環境還是陸相環境沉積物的標志之一。一般 V/Ni ＞ 1 被認為是海相環境，V/Ni ＜ 1 為陸相環境。
( 三) 石油的化合物組成
組成石油的主要元素是碳 ( C) 、氫 ( H) 、硫 ( S) 、氮 ( N) 、氧 ( O) ，但由這 5 種元素構成的化合物卻是龐大的。籠統地說，組成石油的化合物多是有機化合物; 作為雜質混入的無機化合物不多，含量甚微，可以忽略不計。石油的化合物組成，歸納起來可以分為烴和非烴兩大類，其中烴類是主要的，這與元素組成以碳 ( C) 、氫 ( H) 占絕對優勢相一致。
現今從全世界經過分析的不同原油中分離出來的有機化合物有近 500 種，還不包括有機金屬化合物。其中約 200 種為非烴，其餘為烴類。原油的大半是由 150 種烴類組成的。
1. 烴類化合物
在化學上，烴類可以分為兩大類: 飽和烴———烷烴、環烷烴，不飽和烴———烯烴、芳香烴和環烷－芳香烴。
(1)飽和烴
在石油中飽和烴在數量上佔大多數，一般占石油所有組分的50%～60%。可細分為烷烴和環烷烴。
在常溫常壓下，烷烴C1—C4為氣態，C5—C15為液態，C16以上為固態(天然石蠟)。
圖1－1 異戊二烯型烷烴同系物立體化學結構圖
石油中帶支鏈(側鏈)的異構烷烴以≤C10為主，常見於C6—C8中;C11—C25較少，且以異戊二烯型烷烴最重要。石油中的異戊二烯型烷烴(圖1－1)，一般被認為是由葉綠素的側鏈———植醇演化而來的，因而是石油為生物成因的標志化合物。現已從石油中分離出多種異戊二烯型化合物，其總量達石油的0.5%。其中研究和應用較多的是2，6，10，14－四甲基十五烷(姥鮫烷)和2，6，10，14－四甲基十六烷(植烷)。研究表明，同一來源的石油，各種異戊二烯型化合物極為相似。因而常用作油源對比的標志。
環烷烴在石油中所佔的比例為20%～40%，平均30%左右。低分子量(＜C10)的環烷烴，尤以環戊烷(C5—五員環)和環己烷(C6—六員環)及其衍生物為石油的重要組成部分，且一般環己烷多於環戊烷。中等到高分子量(C10—35)的環烷烴可以是單環到六環。石油中環烷烴以單環和雙環為主，占石油中環烷烴的50%～55%，三環約佔20%，四環以上佔25%左右。在石油中多環環烷烴的含量隨成熟度增加而減少，故高成熟原油中1－2環的環烷烴顯著增多。
在常溫常壓下，環丙烷(C3H6)和甲基環丙烷(C4H8)為氣態;除此之外，所有其他單環環烷烴均為液態，兩環以上(＞C11)的環烷烴為固態。
(2)不飽和烴
石油中的不飽和烴主要是芳香烴和環烷－芳香烴，平均占原油質量的20%～45%。此外原油中偶見有直鏈烯烴。烯烴及不飽和環烴，因其極不穩定，故很少見。
石油中已鑒定出的芳香烴，根據其結構不同可以分為單環、多環和稠環三類，而每個類型的主要分子常常不是母體，而是烷基衍生物。
單環芳烴包括苯、甲苯、二甲苯等;多環芳烴有聯苯、三苯甲烷等;稠環芳烴包括萘(二環稠合)、蒽和菲(三環稠合)，以及苯並蒽和崫(四環稠合)。
芳香烴在石油中以苯、萘、菲三種化合物含量最多，其主要分子也常常是以烷基的衍生物出現。如前者通常出現的主要是甲苯，而不是苯。
環烷－芳香烴包含一個或幾個縮合芳環，並與飽和環及鏈烷基稠合在一起。石油中最豐富的環烷－芳香烴是兩環(一個芳環和一個飽和環)構成的茚滿和萘滿以及它們的甲基衍生物。而最重要的是四環和五環的環烷－芳香烴，其含量和分布特徵常用於石油的成因研究和油源對比。因為它們大多與甾族和萜族化合物有關(芳構化)，而甾族和萜族化合物是典型的生物成因標志化合物。
2.非烴化合物
石油中的非烴化合物是指除碳、氫兩種主要元素外，還含有硫或氮或氧，抑或金屬原子(主要是釩和鎳)的一大類化合物。石油中這些元素含量不多，但含這些元素的化合物卻不少，有時可達石油質量的30%。其中又主要是含硫、氮、氧的化合物。
(1)含硫化合物
硫是石油中碳和氫之後的第三個重要元素，含硫的化合物也最為多見。目前石油中已鑒定出的含硫化合物將近100種，多呈硫醇、硫醚、硫化物(H2S)和噻吩(以含硫的雜環化合物的形式存在，在重質石油中含量較為豐富)。
(2)含氮化合物
石油中含氮化合物較為少見，平均含量小於0.1%。目前從石油中分離出來的含氮化合物有30多種，主要是以含氮雜環化合物的形式存在。可將其分為兩組，一組為鹼性化合物，有吡啶、喹啉、異喹啉、吖啶及卟啉、吲哚、咔唑及其同系物。其中以含釩和鎳的金屬卟啉化合物最為重要。
原油中的卟啉化合物首先是由特雷勃斯發現的(C.Treibs，1934)。包括初卟啉和脫氧玫紅初卟啉，並提出石油中的卟啉是由植物葉綠素和動物氯化血紅素轉化來的。這個發現為石油有機成因說提供了有力的證據，引起了廣泛的注意和重視。目前對卟啉的研究已逐步深入並發現了多種類型。卟啉是以4個吡咯核為基本結構，由甲川橋聯結的含氮化合物。在石油中卟啉常與釩、鎳等金屬元素形成絡合物，因而又稱為有機金屬化(絡)合物，其基本結構與葉綠素結構極為相似(圖1－2)。
圖1－2 葉綠素(A)與原油中的卟啉(B)、植烷(Ph)、姥鮫烷(Pr)結構比較圖(據G.D.Hobsohetal.，1981)
但是，並不是所有原油中都含有卟啉，有相當一部分原油中不含或僅含痕量。一般中、新生代地層中形成的原油含卟啉較多，而古生代地層中的原油中的卟啉含量甚低或不含。這可能與卟啉的穩定性差有關。在高溫(＞250℃)或氧化條件下，卟啉將發生開環裂解而破壞。
此外，原油中的卟啉類型還與沉積環境有密切關系，海相石油富含釩卟啉，而陸相石油富含鎳卟啉。
(3)含氧化合物
石油中含氧化合物已鑒定出50多種。包括有機酸、酚和酮類化合物。其中主要是與酸官能團－COOH有關的有機酸，有C1—24的脂肪酸，C5—10的環烷酸，C10—15的類異戊二烯酸。石油中的有機酸和酚(酸性)統稱為石油酸，其中以環烷酸最多，占石油酸的95%，主要是五員酸和六員酸。幾乎所有石油中都含有環烷酸，但含量變化較大，在0.03%～1.9%之間。環烷酸易與鹼金屬化合作用生成環烷酸鹽，環烷酸鹽又特別易溶於水。因此，地下水中環烷酸鹽的存在是找油的標志之一。
(四)石油的餾分組成
石油是數以百計的若干種烴類和非烴有機化合物的混合物，每種化合物都有自己的沸點和凝點。石油的餾分就是利用組成石油的化合物各自具有不同沸點的特性，通過對原油加熱蒸餾，將石油分餾成不同沸點范圍的若幹部分，每一部分就是一個餾分。分餾所用的溫度區間(餾程)不同，餾出物(餾分)有所差異(表1－2)。
表1－2 石油產品的大致餾程范圍
通常石油的煉制過程可以看做是對石油的分餾，餾程的控制是根據原油的品質及對油品質量的具體要求來確定的。現代煉油工業為了提高石油中輕餾分的產量和提高產品質量，除了採用直餾法外，還採用催化熱裂化、加氫裂化、熱裂解、石油的鉑重整等一系列技術措施。例如在常壓下分餾出的汽油只佔原油的15%～20%，在採用催化熱裂化後，可使汽油的產量提高到50%～80%，以滿足各方面以汽油作能源燃料的需求。
(五)石油的組分分析
石油的組分分析是利用有機溶劑和吸附劑對組成石油的化合物具有選擇性溶解和吸附的性能，選用不同有機溶劑和吸附劑，將原油分成若幹部分，每一部分就是一個組分。
一般在做組分分析之前，先對原油進行分餾，去掉低於210℃的輕餾分，切取＞210℃的餾分進行組分分析。凡能溶於氯仿和四氯化碳的組分稱為油質，它們是石油中極性最弱的部分，其成分主要是飽和烴和一部分低分子芳烴。溶於苯的組分稱為苯膠質，其成分主要是芳烴和一些具有芳環結構的含雜元素的化合物(主要為含硫、氮、氧的多環芳烴)。用酒精和苯的混合液(或其他極性更強的如甲醇、丙酮等)作溶劑，可以得到酒精－苯膠質(或其他相應組分)，此類膠質的成分主要是含雜元素的非烴化合物。用石油醚分離，溶於石油醚的部分是油質和膠質。其中能被硅膠吸附的部分是膠質，不被硅膠吸附的部分是油質，剩下不溶於石油醚的組分(但可溶於苯、二硫化碳和三氯甲烷等中性有機溶劑，呈膠體溶液，可被硅膠吸附)為瀝青質。後者是渣油的主要組分，其主要成分是結構復雜的大分子非烴化合物。
2. 石油主要成分是什麼
石油的成分主要有：油質（這是其主要成分）、膠質（一種粘性的半固體物質）、瀝青質（暗褐色或黑色脆性固體物質）、碳質。石油是由碳氫化合物為主混合而成的,具有特殊氣味的、有色的可燃性油質液體。
元素組成
石油主要是碳氫化合物。
石油的分子結構
它由不同的碳氫化合物混合組成，組成石油的化學元素主要是碳（83% ~ 87%）、氫（11% ~ 14%），其餘為硫（0.06% ~ 0.8%）、氮（0.02% ~ 1.7%）、氧（0.08% ~ 1.82%）及微量金屬元素（鎳、釩、鐵、銻等）。由碳和氫化合形成的烴類構成石油的主要組成部分，約佔95% ~ 99%，各種烴類按其結構分為：烷烴、環烷烴、芳香烴。
3. 石油物質包括什麼
石油 [shí yóu]
石油是指氣態、液態和固態的烴類混合物，具有天然的產狀。石油又分為原油、天然氣、天然氣液及天然焦油等形式，但習慣上仍將「石油」作為「原油」的定義用。
石油是一種粘稠的、深褐色液體，被稱為「工業的血液」。地殼上層部分地區有石油儲存。主要成分是各種烷烴、環烷烴、芳香烴的混合物。是地質勘探的主要對象之一。
石油的成油機理有生物沉積變油和石化油兩種學說，前者較廣為接受，認為石油是古代海洋或湖泊中的生物經過漫長的演化形成，屬於生物沉積變油，不可再生；後者認為石油是由地殼內本身的碳生成，與生物無關，可再生。石油主要被用來作為燃油和汽油，也是許多化學工業產品，如溶液、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。
古埃及、古巴比倫人在很早以前已開采利用石油。「石油」這個中文名稱是由北宋科學家沈括第一次命名的。
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4. 石油是什麼物質
石油又稱原油，是一種粘稠的、深褐色（有時有點綠色的）液體。地殼上層部分地區有石油儲存。它由不同的碳氫化合物混合組成，其主要組成成分是烷烴，此外石油中還含硫、氧、氮、磷、釩等元素。石油主要被用來作為燃油和汽油，燃料油和汽油組成世界上最重要的一次能源之一。石油也是許多化學工業產品如溶液、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。
5. 石油的主要成分是什麼
石油，地質勘探的主要對象之一，是一種粘稠的、深褐色液體，被稱為「工業的血液」。地殼上層部分地區有石油儲存。主要成分是各種烷烴、環烷烴、芳香烴的混合物。
石油的成油機理有生物沉積變油和石化油兩種學說，前者較廣為接受，認為石油是古代海洋或湖泊中的生物經過漫長的演化形成，屬於生物沉積變油，不可再生；後者認為石油是由地殼內本身的碳生成，與生物無關，可再生。石油主要被用來作為燃油和汽油，也是許多化學工業產品，如溶液、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。
古埃及、古巴比倫人在很早以前已開采利用石油。「石油」這個中文名稱是由北宋大科學家沈括第一次命名的。
2017年10月27日，世界衛生組織國際癌症研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，石油煉制（職業暴露）在2A類致癌物清單中。
石油的成分主要有：油質（這是其主要成分）、膠質（一種粘性的半固體物質）、瀝青質（暗褐色或黑色脆性固體物質）、碳質。石油是由碳氫化合物為主混合而成的,具有特殊氣味的、有色的可燃性油質液體。嚴格地說,石油以氫與碳構成的烴類為主要成分。構成石油的化學物質用蒸餾能分解。原油作為加工的產品，有煤油、苯、汽油、石蠟、瀝青等。嚴格地說，石油以氫與碳構成的烴類為主要成分。分子量最小的4種烴，全都是煤氣。
元素組成：石油主要是碳氫化合物。它由不同的碳氫化合物混合組成，組成石油的化學元素主要是碳（83%~87%）、氫（11%~14%），其餘為硫（0.06%~0.8%）、氮（0.02%~1.7%）、氧（0.08%~1.82%）及微量金屬元素（鎳、釩、鐵、銻等）。由碳和氫化合形成的烴類構成石油的主要組成部分，約佔95%~99%，各種烴類按其結構分為：烷烴、環烷烴、芳香烴。 一般天然石油不含烯烴而二次加工產物中常含有數量不等的烯烴和炔烴。含硫、氧、氮的化合物對石油產品有害，在石油加工中應盡量除去。
6. 石油是由什麼材料組成的
石油的成分主要有：油質（這是其主要成分）、膠質（一種粘性的半固體物質）、瀝青質（暗褐色或黑色脆性固體物質）、碳質。嚴格地說，石油以氫與碳構成的烴類為主要成分。分子量最小的4種烴，全都是煤氣。
它由不同的碳氫化合物混合組成，組成石油的化學元素主要是碳、氫，其餘為硫、氮、氧及微量金屬元素（鎳、釩、鐵、銻等）。一般天然石油不含烯烴而二次加工產物中常含有數量不等的烯烴和炔烴。含硫、氧、氮的化合物對石油產品有害，在石油加工中應盡量除去 。
(6)石油是什麼物質組成擴展閱讀
原油的顏色非常豐富，有甚紅、金黃、墨綠、黑、褐紅、至透明；原油的顏色是它本身所含膠質、瀝青質的含量決定的，含的越高顏色越深。
我國重慶黃瓜山和華北大港油田有的井產無色石油，克拉瑪依石油呈褐至黑色，大慶、勝利、玉門石油均為黑色。
無色石油在美國加利福尼亞、原蘇聯巴庫、羅馬尼亞和印尼的蘇門答臘均有產出。
石油沿著工藝順序流經各裝置,在不同的溫度、壓力、流量、時間條件下,分解為不同餾分,完成產品生產的各個階段。
一套裝置可同時生產幾種不同的產品,而同一產品又可以由不同的裝置來生產,產品品種多。因此,為了充分利用資源,在管理上需採用先進的組織管理方法,恰當安排不同裝置的生產。
7. 石油的化學成分是什麼
石油中，碳、氫是主要的組成元素。碳一般佔83%～87%，氫佔11%～14%，原子比介於5.7～8.5之間。其他元素，如氧、氮、硫元素約佔1%，很少達到2%～3%。還有磷、釩等微量元素和礦物質。這些元素或以游離狀或組成化合物的形式存在於重的組分中。
自然界中，碳氫化合物種類繁多，已知的有數百種。但構成石油的碳氫化合物，從其對石油性質的影響和存在的廣泛性來看，烷烴、環烷烴、芳香烴這三大系列的結構最為重要，也最為普遍。從溶有天然氣的石油平均成分看，大體上烷烴佔53%，環烷烴佔31%，芳香烴佔16%。
烷烴分子通式為CnH2n+2，是由碳原子以單鍵鏈狀與氫原子結合構成的一類飽和、穩定的烴類化合物。沒有支鏈的稱為正構烷烴，按其碳原子數的增加分別定名為甲烷、乙烷……癸烷等；碳原子數超過十的即用數字直接表示，如十一烷、十二烷……二十烷等。有支鏈者，為異構烷烴。
環烷烴是碳原子以單鍵呈環狀相連並與四周的氫原子結合構成。只含有一個環的環烷烴，通式是CnH2n。與烷烴相比，氫原子數目減少。但仍是一種飽和、穩定的化合物。環己烷和環戊烷是石油中最主要的環烷烴。環烷烴與烷烴在化學性質上比較接近，但構成的石油反映出的物理性質則有所差異。環烷烴比例大的石油比烷烴比例大的石油往往密度大、熔點和沸點高。
芳香烴分子通式為CnH2n-6（n≥6），碳原子以單鍵和雙鍵呈環狀與氫原子結合。主要特點是分子中至少有一個苯環，苯（C6H6）是最簡單和典型的代表。這類烴多具有芳香氣味。在石油中，常集中於重餾分內。
烷烴、環烷烴都屬於比較穩定的飽和烴類，芳香烴屬不飽和烴。但在鏈狀烷烴的化合物中，有不飽和烴類化合物存在。這類化合物的碳原子呈鏈狀以雙鍵相連與氫原子結合，缺少兩個氫原子的稱為烯烴，分子通式為CnH2n，例如乙烯（C2H4）。碳原子間仍呈鏈狀排列但以三鍵相連的結構，稱為炔烴，其分子通式為CnH2n-2，如乙炔（C2H2）。這類不飽和烴在化學性質上比較不穩定。當較純時，點火燃燒尚顯平靜，而一旦混有空氣，就易發生猛烈爆炸。
8. 石油中的主要成分是什麼
石油中的主要成分：烷烴、環烷烴、芳香烴的混合物。
石油的性質因產地而異，密度為0.8 -1.0g/cm3，粘度范圍很寬，凝固點差別很大（30 ~ -60攝氏度），沸點范圍為常溫到500攝氏度以上，可溶於多種有機溶劑，不溶於水，但可與水形成乳狀液。不過不同的油田的石油的成分和外貌可以區分很大。
石油主要被用作燃油和汽油，燃料油和汽油在2012年組成世界上最重要的二次能源之一。石油也是許多化學工業產品如溶劑、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。
世界海洋面積3.6億平方 千米，約為陸地的2.4倍。大陸架和大陸坡約5500萬平方千米，相當於陸上沉積盆地面積的總和。地球上已探明石油資源的1/4和最終可采儲量的45%， 埋藏在海底。世界石油探明儲量的蘊藏重心，將逐步由陸地轉向海洋。
(8)石油是什麼物質組成擴展閱讀：
從60年代開始，以電子計算機和現代科學技術廣泛用於油、氣田開發為標志，開發技術迅速發展。
1、建立的各種油層的沉積相模型，提高了預測儲油砂體的非均質性及其連續性的能力，從而能更經濟有效地布置井位和開發工作；
2、把現代物理中的核技術應用到測井中，形成放射性測井技術，與原有的電測技術,加上新的生產測井系列,可以用來直接測定油藏中油、氣、水的分布情況，在不同開發階段能採取更為有效的措施；
3、對油氣藏內部在採油氣過程中起作用的表面現象及在多孔介質中的多相滲流的規律等，有了更深刻的理解，並根據物理模型和數學模型對這些現象由定性進入定量解釋（見油藏數值模擬），試驗和開發了除注水以外提高石油採收率的新技術；
4、以噴射鑽井和平衡鑽井為基礎的優化鑽井技術迅速發展。鑽井速度有很大的提高。可以打各種特殊類型的井，包括叢式井，定向井，甚至水平井，加上優質泥漿，使鑽井過程中油層的污染降到最低限度；
5、大型酸化壓裂技術的應用使很多過去沒有經濟價值的油、氣藏，特別是緻密氣藏,可以投入開發,大大增加了天然資源的利用程度。對油井的出砂、結蠟和高含水所造成的困難，在很大程度上得到了解決（見稠油開采，油井防蠟和清蠟，油井防砂和清砂，水油比控制）；
6、向油層注蒸汽，熱采技術的應用已經使很多稠油油藏投入開發；
7、油、氣分離技術和氣體處理技術的自動化和電子監控，使礦場油、氣集輸中的損耗降到很低，並能提供質量更高的產品。