원유가 매장되어 있는 유전(Oil Field)에서는 원유와 함께 존재하는 수반가스가 산출된다. 가스만 매장되어 있는 곳(Gas Field)도 있는데, 이 가스를 천연가스(Natural Gas)라고 하며, 천연가스가 가스전의 내부 압력으로 인해 액체상태로 변하기도 하는데 이를 콘덴세이트라고 한다. 콘덴세이트는 순도가 높아서 석유화학원료로 사용되기도 하며, 원유정제 시 투입되어 제품의 질을 높이는데 쓰이기도 한다. 원유는 생산지와 산출되는 유층에 따라 성분과 품질이 각기 다르다.
원유를 분석하면 탄소함량이 80~86%, 수소 12~15%, 기타 원소(황, 질소, 산소) 1~3% 등이다. 즉 주성분은 탄화수소이지만 황화합물, 질소화합물, 산소화합물, 금속염류 등 불순물이 섞여 있다. 이러한 불순물은 석유제품의 품질을 저하시키므로 정유공정에서 분리•제거한다. 황분(黃分)은 모든 천연 석유에 함유되어 있으며, 정제과정에서 장치와 기구의 부식을 가져오거나 또는 촉매에 해를 끼친다. 또한 배기가스 속에 섞여서 대기오염의 주요 원인이 되는 등 정유산업에서 가장 골치거리인 불순물이다. 원유의 품질은 경질(輕質)유분의 많고 적음이 기준이 되기 때문에 비중에 의해 경질원유와 중질(重質)원유로 구분된다. 원유의 상업적 거래에 기준으로 API도가 쓰이는데 보통 API도가 높을수록(경질원유일수록) 정제과정에서 경질석유제품(휘발유, 등유, 경유 등)의 생산량이 많고, API도가 낮을수록 중질석유제품(중유 등)의 생산량이 많다.
API도란 미국석유협회가 제정한 비중 표시 방식으로, 원유의 가격을 결정하는 중요한 기준이기도하다. 비중은 화씨 60도(섭씨 15.6도) 온도에서 물에 대한 석유의 무게비중을 말하며 보통 API도 30도 이하를 중질원유, API도 34도 이상을 경질원유로 분류한다. 또 하나의 원유분류기준인 황함량은 환경문제로 인해 중요시되고 있다. 원유 중 황함유율(중량%)이 1% 이하인 원유를 저유황 원유로 분류하고 2% 이상의 원유를 고유황 원유로 분류한다.
2) 성상에 의한 분류
원유는 같은 생산지에서도 성상에서 많은 차이가 있다. 원유를 화학적 성분에 따라 분류하는 경우에는 석유의 주성분인 탄화수소의 종류에 따라 나프텐기 원유(아스팔트기 원유), 파라핀기 원유, 혼합(중간)기 원유로 분류된다.
나프텐기 원유는 성분 중에 나프텐계의 탄화수소를 많이 함유하고 있고 아스팔트분이 많은 원유를 아스팔트기 원유라고 한다. 이들 원유에서는 휘발유의 품질이 좋고(옥탄가가 높음) 다량의 아스팔트를 생산할 수 있으나, 등유, 경유의 품질은 나쁘다. 일반적으로 중유분의 응고점이 낮고 파라핀왁스가 적기 때문에 간단한 처리로 윤활유를 제조할 수 있으나, 그 품질은 그다지 좋지 않다. 대표적인 것으로 미국의 캘리포니아 원유, 텍사스 원유, 멕시코 원유, 베네수엘라 원유 등이 있다. 파라핀기 원유는 파라핀계의 탄화수소를 많이 함유한 원유로서 등유, 경유의 품질은 우수하나 휘발유의 옥탄가는 낮다. 파라핀계 원유에서 생산되는 중유유분은 비교적 응고점이 높으나, 납성분을 제거해 고품질의 윤활유를 제조할 수 있다. 일반적으로 아스팔트분은 적고 파라핀왁스분은 많다. 대표적으로는 미국의 펜실바니아산 원유, 아라비안 라이트, 중국 대경 원유 등이 있다. 혼합기 원유는 양자의 중간성질을 가진 것으로 세계 대부분 원유가 여기에 속한다.
그러나 이와 같은 분류는 어디까지나 편의적인 것으로 실제로는 각 유분(溜分)의 품질상의 결점은 대부분 정제공정에서 해결될 수 있다. 원유에 따라 성상이나 수율이 크게 다르기 때문에 정제에 있어서 필요로 하는 장치도 달라지게 된다. 일반적으로 연료유는 어느 원유에서든지 얻을 수 있으나, 특수한 석유제품은 원유도 한정되는 경우가 많다.
