Branden startade i fredags kväll när blixten slog ner i en oljecistern. Elden har spritt sig till ytterligare en oljetank och orsakat flera explosioner. 17 brandmän som deltog i släckningsarbetet saknas, enligt myndigheterna.
Tillståndet är kritiskt för tre av de skadade och beskrivs som allvarligt för ytterligare 15 personer, skriver kommunistpartiets tidning Granma.
Kuba ber om hjälp och råd med släckningsarbetet från vänskapligt sinnade länder med erfarenhet från oljesektorn, heter det i ett uttalande från presidentkansliet.
Runt 800 personer har evakuerats från ett bostadsområde i närheten av oljelagret. Satellitbilder från området visar en kraftig svart rökpelare som sträcker sig västerut ända till huvudstaden Havanna, tio mil bort.
Kubas president Miguel Díaz-Canel besökte området på lördagen. På Twitter skriver han att det kan ta tid innan branden är nerkämpad.
Orsaken till branden beror troligen på att anläggningens åskledarsystem inte fungerade, skriver Granma.
Olyckan inträffar samtidigt som Kuba lider brist på både drivmedel och bränsle för elproduktion. Sedan i maj har myndigheterna infört elstopp på upp till tolv timmar per dag i vissa regioner, vilket lett till protestaktioner.