美国原油结构变化推进炼厂改造据报道，过去15年间，美国进口的原油越来越重，含硫量越来越高，又因国内原油产量下降，原油进口量也越来越大。1985年至2005年间，进口原油的平均含量硫从0.9%上升到1.4%，平均API比重度从32.5°下降到30.2°。
同时，大量进口加拿大油砂促使美国炼厂进行重油改质，并在加拿大进行原油改质和管道建设。2004年起，加拿大对美国的原油供应量超过沙特阿拉伯，成为美国最大的原油供应国。美国原油结构的变化要求其使用更多氢气、蒸汽和电力，为热电联产和气化提供了商机。
渣油加氢处理和延迟焦化是油砂沥青改质的两种技术方案。美国炼油商更倾向于延迟焦化。可能因为该工艺在美国应用广泛，技术风险低。在这种情况下，减压渣油通过焦化可回收轻组分，剩下焦炭副产物，重焦化瓦斯油经加氢裂化得到轻质产品。
对于渣油加氢处理，重减压渣油在沸腾床中加氢裂化，分离出轻重组分，然后经过加氢处理降低硫含量和氮含量。塔底油送入溶剂脱沥青装置脱除沥青质。这种路线由于氢气需求量大，使增设热电联产装置颇具吸引力，已在加拿大的沥青改质项目中得以应用。
炼厂重油改质的典型装置包括原油蒸馏装置、减压蒸馏装置、加氢裂化装置、延迟焦化装置、制氢装置、脱硫装置、馏分油及石脑油加氢处理装置。这些装置增加了炼厂的复杂度和温室气体排放量。即将推出的环保法规可能阻碍美国炼厂加工重油的改造，因为立法的目的是减少工业装置的温室气体排放。
利用热电联产提高能源效率，有助于抵消部分由于炼厂扩能而造成的二氧化碳排放，气化工艺也可充分利用加工加拿大原油的残渣。提供气化工艺的公司包括康菲、壳牌、萨索尔—鲁奇和通用电气公司。