目前，委内瑞拉已探明石油储量3000亿桶，约占全球探明石油储量的17%，位居世界第一。不过，近期有关委内瑞拉恢复出口的消息中，经常出现“委内瑞拉石油质量不好”等评论。这种低质量意味着什么？
很多人谈论油的质量，但实际上有几个概念经常被混淆。石油是一个通用概念，可以指从地下提取的液态碳氢化合物资源（更具体地说是原油），也可以指随后精炼的汽油、柴油、煤油、润滑油和沥青等石油产品。
原油则更为具体。它是从地下提取的未精炼的原油。它是多种成分的复杂混合物。我们日常使用的燃料和化工原料都是从进入炼油厂的原油中经过蒸馏、裂化、加氢、脱硫等过程分离出来的尿化。因此，下面所说的“品质”主要是指原油的品质，它决定了这种原油需要经过多少加工和成本才能成为合格的成品油。
原油是一种复杂的混合物，其密度有轻有重，硫含量有高有低，这些决定了原油的质量。密度越高、硫含量越高，原油质量越差。密度越低、硫含量越低，原油的质量就越高。今天我们将从科学的角度分析委内瑞拉石油的特征以及这些特征的技术、经济和环境后果。
原油的密度一般用API度来表示（API度是美国石油学会（API）制定的一种表示石油和石油产品密度的测量方法。API等级被国际上认为是确定石油和石油产品密度的主要标准之一原油价格）。 API 等级越高，意味着油越轻并且含有更多的轻质烃，使其可以通过简单的蒸馏转化为汽油、柴油和喷气燃料。 API 等级较低的重油含有更多的高分子量碳氢化合物，需要更复杂和更昂贵的加工。
API分为轻油（30°）、中油（22.3～31.1°）和重油（22.3°）。极重质原油的 API 等级低于 10°，粘度与沥青相似。
密度只是一个指标；硫含量也是决定油品的一个关键因素。我会的。天然硫含量高的油称为高硫油或“酸油”，硫含量低的油称为低硫油或“甜油”。高硫油需要大量的氢气和催化脱硫才能满足燃料标准。
重油不仅密度大，而且往往还含有大量的沥青质、金属钒、镍等以及含氮化合物。研究指出，重油粘度高，富含沥青质和重质烃。这些杂质很容易污染催化剂，导致加工过程中结焦和腐蚀。因此，保护或净化催化剂应与深度转化过程结合使用，将其转化为清洁燃料[4]。
委内瑞拉生产的大部分原油是重油或极重油。例如，2006 年的分析显示，Meley16 原油的 API 等级为 16.0°，37.8°C 时的粘度高达 461.8cS。 t，硫含量约为2.80%。另一种 BCF17 原油的 API 品位为 16.9°，硫含量为 2.53%。较轻的梅萨原油的 API 为 30.0°，硫含量为 1.01%。委内瑞拉原油普遍密度高、硫含量高，表明其属于重质原油，硫含量高。
如上所述，API 等级越低，密度越高，梯度将石油从自由流动的液体转变为沥青状的固体。以委内瑞拉蒂亚华纳油田为例，重质原油运动粘度约为88.6 cSt，37.8℃时API仅为12.3°。与此同时，该地区的轻质原油粘度仅为8.8 cSt，API为31.9°。这些差异使得重油在储存、运输、加工和价格方面与轻油存在显着差异。
此外，硫含量大于1%的重油通常被归类为高硫油。硫、其他氮和金属杂质决定了脱硫和加氢设备的尺寸。高硫油形成腐蚀性硫化物并引起氢裂。因此，质量差不仅是由于粘度高，而是密度、硫和杂质的综合作用。
委内瑞拉石油如此重的地质原因
委内瑞拉生产大量重油。其原因必须是与其独特的地质历史有关。委内瑞拉已探明的石油储量大部分集中在奥里诺科重油带，这是地球上最大的超重质原油储量之一。科学研究数据表明，这些重油是原始轻质原油经地下微生物多年生物降解的结果。微生物优先消耗轻质挥发性碳氢化合物，留下高碳含量的大分子。这会降低原油的 API 等级，增加其粘度并增加其硫含量。
更重要的是，重油储量集中在狭窄的奥里诺科重油带。美国地质调查局在一份报告中称，这片约5万平方公里的地区拥有超过1万亿桶地下重油资源，其中据信技术可采储量约为5130亿桶。这是世界上可采重油储量之一。原油从这里油藏一般API小于10°，属于超稠油或超稠油性质，密度接近或大于水。它被称为天然沥青。
沥青质和胶体含量高，意味着油品分子结构复杂，含有大量多环芳烃和非烃成分。除了增加粘度外，这些分子还会在加工过程中导致催化剂中毒、结焦和沉积。因此，委内瑞拉的重油资源宝库实际上是一座需要大量技术和资金开发的黑金矿。
在生产和运输过程中。
稀释和纯化设备。
在生产阶段，委内瑞拉的超重油就像沥青一样，如果没有稀释剂就无法稀释。据路透社报道，委内瑞拉油田约三分之二的产量是重油。提取后，这种油粘稠，流动性差。通过管道输送前必须用汽油稀释。
重油稀释剂通常是进口的或从炼油厂副产品中回收，但当稀释剂供应有限时，产量会显着减少。为了降低粘度，制造商经常使用超高粘度。我们销售优质原油和轻油的混合物，以及市售合成原油和稀释沥青（迪比特）。
委内瑞拉，除了稀释、延迟填缝和水外，我们还建了一座炼油厂，通过化学裂解等工艺将API等级8至10度的原油升级为API等级25至30度的合成油。这些装置需要巨额投资，并且需要持续供应氢气和催化剂。如果停止运营或维护不足，原油只能以高粘度状态出口，增加运输成本。
但无论哪一个罗就目前而言，重油依赖于稀释剂供应和炼油厂运营。近年来，制裁和基础设施老化频繁阻碍稀释剂进口和炼油厂维护，这是委内瑞拉重油产量波动的主要原因。
细化任务：
只有复杂的炼油厂才能消化重油
重油并不是不能用，只是需要一定的炼油能力。重油粘度高，硫和金属含量高，需要大量初期投资延迟焦化、加氢裂化、先进脱硫等设备。否则，将很难生产出符合规格的汽油和柴油。因此，重油在市场上通常以折扣价出售。
同时，重油中的沥青质和金属含量会污染催化剂并缩短其使用寿命，需要安装并经常更换保护性催化剂。只有炼油厂具备投资大、复杂度高，可消化大量重油。
重油精炼过程中最大的问题是常压真空蒸馏后残留的高沸点馏分，即所谓的“渣油”（底油），其金属较多，杂质较浓。将废油转化为高价值燃料需要双管齐下的策略。首先，通过加氢脱硫/脱氮和使用受保护的催化剂去除硫和氮，然后通过热裂化或催化裂化分解长链烃分子。典型的深度转化装置包括延迟焦化（焦化）、加氢裂化（加氢裂化）和流化催化裂化（FCC）。
这些深度转化装置消耗大量的能源和氢气，因此加工一桶重油所需的能源和成本远高于轻油。因此，即使投入大量资金，也可能会很困难。使重油产品能够与低硫轻油竞争。
经济和环境影响：高成本、高排放
商品质量差还体现在经济和环境核算上。稠油开采通常采用注蒸汽或井下冷却的方式，消耗大量能源。运输前必须进行刷新和稀释。整个链条的能耗相比柴油要高很多。
美国自然资源保护委员会报告指出，高碳排放强度原油（HCICO）包括焦油砂、煤制油原油和委内瑞拉重油。这些石油产品的生产过程消耗大量能源，产生高排放，其回收和升级需要额外的能源。这意味着，除了技术挑战外，重油在全球减排趋势下还面临着巨大压力。
从经济角度看，质量较低重油通常需要比布伦特原油（产自北海并用作国际油价基准之一）更大的折扣才能吸引买家。据路透社报道，洛杉矶主要的委内瑞拉原油米利原油的交易价格比布伦特原油每桶便宜 14 至 15 美元，比一年前的价差翻了一番。由于重油含硫量高、粘度大、运输和保险风险高，买家要求折扣。随着更多获得许可且更便宜的原油进入国际市场，委内瑞拉重油的价格将不得不进一步下跌才能出售。
在环境方面，斯坦福大学的研究指出，学术研究表明委内瑞拉和加拿大是世界上碳密集度最高的石油生产国之一。这是因为大部分石油来自油藏。非常重的原油的加工和开采需要能源密集型的热回收和蒸汽渗透。杜由于能源消耗和石油采收率较高，委内瑞拉油田生产排放明显高于全球平均水平。
因此，重油不仅带来重大技术障碍，而且造成高昂的经济和环境成本。如果绿色氢能、碳捕获和储存等技术未来无法降低排放强度，那么在向低碳经济转型期间，这些资源可能会变得有限。
结论
石油自古以来就是我们生活不可缺少的基本原料。在已经存在了100多年的现代石油工业中，人类自然力求节省时间、降低成本。我们更喜欢使用原油。重量轻、含量低且易于提取和精炼。然而，随着这些资源的不断开发，新增资源和剩余资源的结构正在发生变化，市场上更重、更粘、更不纯的原油越来越常见。另一方面，重天然重油、焦油砂沥青、油页岩等资源储量极大，正在探讨开发可能性。
正是由于资源巨大且难以维护，开采和使用重油和超重油的重要性将继续增长。其问题主要源于三个因素：粘度高、杂质多、加工链长。热回收、稀释、重整、深度精炼和减排技术的不断进步，为将原本无法获得的石油转化为更稳定的燃料和化学原料提供了机会，这对确保未来化石能源供应具有重要意义。更现实的是，谁能掌握此类资源的全套产业链技术和能力，谁更有可能在未来能源安全和产业发展的竞争中占据领先地位。
策划及制作作者：杨超，深圳科技大学科普督导员，中国科普作家协会会员，博士。博士在分析化学
综述丨田志坚，中国科学院大连化学物理研究所研究员，博士生导师，化石能源与应用催化研究室主任
策划丨徐来
（《中国科学》微信公众号）【编辑：梁毅】
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