最初人们把自然界产出的油状可燃液体矿物称为石油，把可燃气体称为天然气。随着对这些矿物的深入研究，认识到石油、天然气在成因上互有联系，在组成上都属于碳氢化合物，因此将它们统称为“石油”。1983年第11届世界石油大会把石油定义为：自然界中存在于地下的以气态、液态和固态烃类化合物为主，并含有少量杂质的复杂混合物。由于天然气常与石油相伴而生，它也是赋存于地下岩石孔隙中可燃矿产，与石油不同的是它以气态形式存在。
石油中的化学元素主要有碳、氢、氧、氮、硫，其中碳和氢约占95%-99%，剩下的氧、氮、硫和其他微量元素只占总含量的1%-5%。不同产地的石油，各种烃类的结构和所占比例相差很大，主要包括环烷烃、烷烃和芳烃，它们俗称环石蜡、石蜡和芳香剂，这是石油的主要成分。其中，环烷烃是石油中含量最多的化合物，通常占石油重量的一半。
石油的基本物理性质有密度、黏度、凝固点以及在荧光灯照射下发出的颜色各异的荧光等，其物理性质随其化学组成的不同而有明显的差异。不同性质的石油，其开发、集输、贮存、加工差异较大。我们了解石油的化学成分和物理性质的目的是为了寻找它、改造它和利用它。比如石油的某些物理化学性质保留其形成时的特征，就像婴儿的“胎记”一样，专业人员通过潜心研究可以追溯它的形成、变迁和分布规律，从而找到更多的石油。
石油与煤炭等不可再生能源相比，具有很大的比较优势。一是石油的能量密度高。它的能量密度是干木材的2.5倍，是低等级褐煤的4倍。二是石油燃烧后排放的污染物比煤炭少。石油炼制产品燃烧后的单位能量所产生的二氧化碳比煤少20-25%，而二氧化碳是最主要的温室气体。三是容易长距离运输。石油及其精炼产品可以通过管道进行便捷和非常安全的运输，而且成本低廉。
石油还有一个明显优点是多种化学成分组成，意味着它是广泛的工业原料，通过炼制和加工可得到多种石油化工产品。因此，石油在国民经济和社会生活中的地位和作用极为重要，被誉为“黑色的金子”，又被称为“工业的血液”。
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