本文從科學(xué)角度解析委內(nèi)瑞拉石油的“質(zhì)量”，主要聚焦于原油品質(zhì)，它決定了這桶油要經(jīng)過多少加工、花多少成本，才能變成合格的成品油。

　　撰文 | 楊超（深圳理工大學(xué)科普主管 中國科普作家協(xié)會會員 分析化學(xué)博士）

　　審核丨田志堅（中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員 博士生導(dǎo)師 化石能源與應(yīng)用催化研究部部長）

　　目前，委內(nèi)瑞拉已探明石油儲量 3000 億桶，約占全球已探明儲量的 17%，居世界首位。然而，近期關(guān)于委內(nèi)瑞拉恢復(fù)出口的新聞中，常出現(xiàn)一句評價：“委內(nèi)瑞拉的石油質(zhì)量不好”。這質(zhì)量不好究竟指的是什么？

　　很多人說石油質(zhì)量，其實(shí)常把幾個概念混在一起，石油是個統(tǒng)稱概念，既可以指地下采出來的液態(tài)烴資源（更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f是原油），也可能泛指后續(xù)煉出來的汽油、柴油、煤油、潤滑油、瀝青等石油產(chǎn)品。

　　原油則更具體，它是從地下開采出來、尚未經(jīng)過煉化的原始油，是一種成分復(fù)雜的混合物。而我們?nèi)粘Ｓ玫娜剂虾突ぴ?，是原油進(jìn)入煉廠后，通過蒸餾、裂化、加氫、脫硫等工藝加工分餾出來的。所以下面討論的“質(zhì)量”，主要說的是原油品質(zhì)，它決定了這桶油要經(jīng)過多少加工、花多少成本，才能變成合格的成品油。

　　開采石油的抽油機(jī)，俗稱“磕頭機(jī)”。圖庫版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛

　　原油是一個復(fù)雜混合物，它的密度有輕有重、含硫量有高有低，而這些決定了原油質(zhì)量的好壞，密度越大，硫含量越高，原油品質(zhì)就越差；密度越小，硫含量越低，原油品質(zhì)就越好。今天我們就從科學(xué)角度解析委內(nèi)瑞拉石油的特點(diǎn)，以及這些特點(diǎn)帶來的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響。

　　原油質(zhì)量指標(biāo)——密度、硫和雜質(zhì)

　　原油通常用 API 度（API 度是美國石油學(xué)會（簡稱 API），制訂的用以表示石油及石油產(chǎn)品密度的一種量度。國際上把 API 度作為決定原油價格的主要標(biāo)準(zhǔn)之一）表示密度。API 度越高意味著油越輕，含有的輕質(zhì)烴越多，經(jīng)過簡單蒸餾就能生產(chǎn)出汽柴油和航煤；API 度低的重質(zhì)油則包含更多大分子烴，需要更復(fù)雜昂貴的加工[1, 2]。

　　API 分為輕質(zhì)油（>30°）、中質(zhì)油（22.3–31.1°）、重質(zhì)油（<22.3°），其中特重質(zhì)原油 API 度低于 10°，像瀝青一樣黏稠[3]。

　　密度只是其中一個指標(biāo)，硫含量也是評判石油的關(guān)鍵，天然硫含量高的油被稱為高硫油即“酸油”，而硫含量較低的油被稱為低硫油即“甜油”。高硫油需耗費(fèi)大量氫氣和催化劑脫硫才能符合燃料標(biāo)準(zhǔn)。

　　重質(zhì)油不僅密度大，往往還含有大量瀝青質(zhì)、金屬釩、鎳等，還有氮化物。研究指出，重質(zhì)油粘度高，富含瀝青質(zhì)和重?zé)N，這些雜質(zhì)在加工過程中容易毒化催化劑、造成結(jié)焦和腐蝕，因此要采取保護(hù)性催化劑或精制催化劑并配合深度轉(zhuǎn)換流程才能轉(zhuǎn)化成清潔燃料[4]。

　　委內(nèi)瑞拉出產(chǎn)的大多數(shù)原油屬于重質(zhì)油或特重質(zhì)原油。例如一份 2006 年的分析顯示，Merey16 原油 API 度為 16.0°，37.8°C 下粘度高達(dá) 461.8cSt，硫含量約 2.80%；另一種 BCF17 原油 API 度 16.9°、硫 2.53%；較輕的 Mesa 原油 API30.0°、硫 1.01%[5]?？梢娢瘍?nèi)瑞拉原油普遍密度大、硫含量高，屬于重質(zhì)高硫類型。

　　剛才提到過 API 度越低，密度越高，油從易流動的液體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闉r青狀固體。以委內(nèi)瑞拉 TiaJuana 油田為例，一種重原油在 37.8°C 條件下的運(yùn)動粘度約 88.6cSt，API 僅 12.3°；而同一地區(qū)的一種輕原油粘度僅 8.8cSt，API31.9°[6]。這樣的差異使得重質(zhì)油在儲運(yùn)、加工和價格上都與輕質(zhì)油截然不同。

　　此外，重質(zhì)油、硫含量高于 1% 的常常屬于高硫油。硫及其它氮、金屬雜質(zhì)決定了脫硫和加氫設(shè)備的規(guī)模，高硫油會形成腐蝕性硫化物并引發(fā)氫致開裂。因此，質(zhì)量不好并不只是黏度大，而是密度、硫和雜質(zhì)共同決定。

　　委內(nèi)瑞拉的油如此重的地質(zhì)成因

　　委內(nèi)瑞拉之所以擁有大量重質(zhì)油，與其獨(dú)特的地質(zhì)歷史有關(guān)。委內(nèi)瑞拉的大部分探明石油儲量都集中在奧里諾科重油帶，這是地球上最大的特重原油儲區(qū)之一。科研資料表明，這些重質(zhì)油是原先較輕的原油在地下長時間被微生物生物降解的結(jié)果，微生物會優(yōu)先消耗易揮發(fā)的輕烴，留下高碳含量的大分子，使原油 API 度下降、黏度升高、含硫量上升[7]。

　　藍(lán)線區(qū)域內(nèi)的為奧里諾科石油帶

　　更重要的是，重質(zhì)油儲量集中在狹長的奧里諾科重油帶。美國地質(zhì)調(diào)查局在一份報告中指出，該區(qū)域約 50000 平方千米，地下蘊(yùn)藏著超過 1 萬億桶的重質(zhì)油資源，其中大約 5130 億桶被認(rèn)為技術(shù)上可采，是全球最大的可采重質(zhì)油聚集區(qū)之一[8]。這一儲層中的原油普遍 API 低于 10°，呈超重油或特重質(zhì)原油性質(zhì)，密度接近甚至超過水，被稱為天然瀝青。

　　高瀝青質(zhì)和膠質(zhì)意味著石油分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在大量多環(huán)芳烴和非烴成分。這些分子不但增加黏度，還會在加工過程中導(dǎo)致催化劑中毒、結(jié)焦和沉積。因此，委內(nèi)瑞拉的重質(zhì)油資源寶庫實(shí)際上是一座需要大量技術(shù)和資金才能開發(fā)的黑金礦。

　　生產(chǎn)與運(yùn)輸過程中的稀釋劑和煉油裝置

　　在采出端，委內(nèi)瑞拉的超重質(zhì)油猶如瀝青，沒有稀釋劑根本流不動。路透社的報道指出，委內(nèi)瑞拉油田約三分之二產(chǎn)量是重質(zhì)油，這種油取出時呈黏稠狀，流動性差，必須用石腦油稀釋才能通過管道運(yùn)輸[9]。

　　重質(zhì)油的稀釋劑通?？窟M(jìn)口或從煉廠副產(chǎn)中回收，一旦稀釋劑供應(yīng)受限，產(chǎn)量就會大幅下降。為了降低黏度，生產(chǎn)商常把特重質(zhì)原油與輕質(zhì)油摻混出售，這就是市場上見到的合成原油或稀釋瀝青（Dilbit）。

　　除了稀釋，委內(nèi)瑞拉還建設(shè)了煉油裝置，通過延遲焦化和加氫裂化等工藝把 API 度 8–10° 的原油升級成 API25–30° 的合成油。這些裝置投資巨大，需要持續(xù)供應(yīng)氫氣和催化劑，一旦停運(yùn)或缺乏維護(hù)，原油只能以高黏度形態(tài)出口，運(yùn)輸成本更高。

　　委內(nèi)瑞拉的石油出口（圖片來源：參考文獻(xiàn)[9]）

　　不過，無論采用哪種路徑，重質(zhì)油都依賴稀釋劑供應(yīng)和煉油裝置運(yùn)行。近年來，由于制裁和基礎(chǔ)設(shè)施老化，稀釋劑進(jìn)口和煉油裝置維護(hù)頻繁受阻，這也是委內(nèi)瑞拉重質(zhì)油產(chǎn)量波動的關(guān)鍵原因。

　　煉化挑戰(zhàn)：只有綜合煉廠才能消化重質(zhì)油

　　重質(zhì)油并非不能用，只是需要匹配的煉油能力。重質(zhì)油由于黏度大、硫和金屬含量高，需要大量前端投入進(jìn)行延遲焦化、加氫裂化、深度脫硫等裝置，否則難以生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的汽柴油，因此重質(zhì)油在市場上往往以折扣價出售。

　　與此同時，重質(zhì)油的瀝青質(zhì)和金屬含量會毒化催化劑，使催化劑壽命縮短，需要安裝保護(hù)催化劑并頻繁更換。只有那些投資巨大的綜合煉廠才能消化得了大量重質(zhì)油。

　　在煉化流程中，重質(zhì)油最大的難題是所謂“渣油”（桶底油），經(jīng)過常壓和減壓蒸餾后剩下的高沸點(diǎn)餾分，其中集中了更多的金屬和雜質(zhì)[4]。要把渣油轉(zhuǎn)化成高價值燃料，需要采用雙重策略，首先通過加氫脫硫/脫氮去除硫和氮，并利用保護(hù)催化劑，然后通過熱裂解或催化裂解打斷長鏈烴分子。典型的深度轉(zhuǎn)換裝置包括延遲焦化（Coking）、加氫裂化（Hydrocracking）、流化催化裂化（FCC）。

　　由于這些深度轉(zhuǎn)換單元能耗高、氫耗大，處理一桶重質(zhì)油所需的能源和成本遠(yuǎn)高于輕質(zhì)油，因此即便投入大量資金，重質(zhì)油成品仍可能難以與輕質(zhì)低硫油競爭。

　　經(jīng)濟(jì)與環(huán)境影響：成本高、排放高

　　質(zhì)量不好還體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境賬上。重質(zhì)油開采通常采用蒸汽驅(qū)或井下加熱，能耗高，后續(xù)還要升級和稀釋才能運(yùn)輸，整個鏈條耗能遠(yuǎn)高于輕質(zhì)油。

　　美國自然資源保護(hù)委員會的一份報告指出，高碳排放強(qiáng)度原油（HCICO）包括油砂、煤制油以及委內(nèi)瑞拉重油等，這些油品生產(chǎn)過程能耗大、排放高，需要額外的能量進(jìn)行采收或升級[10]。這意味著，除了技術(shù)挑戰(zhàn)外，重質(zhì)油在全球減排趨勢下也面臨更大壓力。

　　圖庫版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛

　　從經(jīng)濟(jì)角度看，質(zhì)量偏低的重質(zhì)油在市場上通常需要對比布倫特原油 (是一種產(chǎn)自北海的原油，被用作國際原油定價的基準(zhǔn)之一) 大幅折價才能吸引買家。路透社報道，委內(nèi)瑞拉旗艦原油 Merey 在市場的報價曾低于布倫特原油 14–15 美元/桶，差價較上年翻倍，買家之所以要求折價，是因?yàn)檫@種重質(zhì)油含硫高、黏度大、運(yùn)輸和保險風(fēng)險高[11]。當(dāng)國際市場出現(xiàn)更多受制裁的廉價原油時，委內(nèi)瑞拉的重質(zhì)油不得不進(jìn)一步降價才能銷售。

　　在環(huán)境方面，斯坦福大學(xué)的研究指出，學(xué)術(shù)研究表明，委內(nèi)瑞拉和加拿大是全球碳排放強(qiáng)度最高的原油生產(chǎn)國之一。這是因?yàn)槠涫痛蠖鄟碜蕴刂刭|(zhì)原油儲層，提取需要高能耗的熱采或蒸汽驅(qū)。高能耗和蒸汽強(qiáng)化采油使委內(nèi)瑞拉油田的生產(chǎn)排放遠(yuǎn)高于全球平均水平[12]。

　　因此，重質(zhì)油不僅技術(shù)門檻高，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成本也同樣高昂。未來，如果不能通過綠色氫、碳捕集封存等技術(shù)降低排放強(qiáng)度，這些資源可能會在低碳轉(zhuǎn)型中受到限制。

　　結(jié)語

　　石油一直是生活里繞不開的基礎(chǔ)原料。在現(xiàn)代意義的石油工業(yè)的一百多年里，人類當(dāng)然更喜歡先用那些好采、好煉的輕質(zhì)原油，因?yàn)樗∈?、成本也低。但隨著這些資源被持續(xù)開采，剩下和新增的資源結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化，市場上越來越常見的是更重、更黏、雜質(zhì)更多的原油。同時，從儲量角度看，天然重油、油砂瀝青、油頁巖等重質(zhì)資源的體量非常大，也越來越常被拿來討論其開發(fā)潛力。

　　也正因?yàn)檫@類資源量大但難伺候，重質(zhì)油及超重質(zhì)油的開采和利用的重要性會逐步上升。它們的麻煩主要來自三件事：黏度高、雜質(zhì)多、加工鏈條更長。如果在熱采與稀釋、升級改質(zhì)、深度煉化以及減排技術(shù)上持續(xù)進(jìn)步，就有機(jī)會把這些原本難用的油，變成更穩(wěn)定的燃料和化工原料來源，對未來一段時期內(nèi)保障化石能源供給具有重要意義。更現(xiàn)實(shí)地說，誰能掌握這類資源的成套技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈能力，誰就更可能在未來的能源安全與工業(yè)發(fā)展競爭中占據(jù)主動。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Light_crude_oil

　　[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Heavy_crude_oil

　　[3]https://oilandgascourses.org/classification-of-crude-oil-based-on-api-gravity/

　　[4] https://inspenet.com/en/articulo/heavy-crude-oil-in-the-energy-transition

　　[5]https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/842635/000119312506175846/dex1024.htm

　　[6] https://wiki.anton-paar.com/us-en/crude-oil

　　[7] Head, Ian M., Neil D. Gray, and Stephen R. Larter. "Life in the slow lane; biogeochemistry of biodegraded petroleum containing reservoirs and implications for energy recovery and carbon management." Frontiers in microbiology 5 (2014): 566.

　　[8] Schenk, Christopher J., et al. An estimate of recoverable heavy oil resources of the Orinoco Oil Belt, Venezuela. No. 2009-3028. US Geological Survey, 2009.

　　[9] https://www.reuters.com/markets/commodities/us-squeeze-venezuela-oil-wont-create-global-crunch-2025-12-15/

　　[10] Mui, Simon, Luke Tonachel, and E. Shope. "GHG emission factors for high carbon intensity crude oils." Natural Resources Defense Council 2 (2010).

　　[11]https://www.reuters.com/business/energy/venezuela-forced-double-discount-oil-asia-due-flood-sanctioned-crude-2025-12-10/

　　[12] Masnadi, Mohammad S., et al. "Global carbon intensity of crude oil production." Science 361.6405 (2018): 851-853.

　　策劃丨徐來

　　責(zé)編丨王夢如

　　審校丨徐來 張林林

　　本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自微信公眾號“科普中國”，原題目為《石油也分“酸甜輕重”？委內(nèi)瑞拉的石油真的“質(zhì)量差”嗎？》。