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원유는 여러 가지 구성 성분이 다양한 비율로 혼합되어 있기 때문에, 물리적 성질이 크게 변한다. 예를 들면 미국석유연구소(API)의 표준 비중에 따라 측정된 비중의 범위는 10~60。 이상이며, 색은 무색에서 흑색까지 변한다. 원유는 심도에 따라 ㎤당 수십~수백㎏의 압력을 받는 지하에서 산출된다.

이런 압력 때문에 원유는 용액 내에 상당한 양의 천연 가스를 포함하고 있다. 지하의 원유는 지표상에 있을 때보다 훨씬 유동성이 큰데, 이는 지하의 온도가 높아 점성이 감소하기 때문이다. 심도가 매 33m 증가함에 따라 온도는 평균 1℃ 증가한다.