油田建有很多含油污水处理站。这些污水处理站的处理工艺主要是将污水经处理后回注地下而设计的，污水处理的主要目的是用于回注地下进行驱油，所要去除的主要污染物是油、悬浮物以及对管线、设备有腐蚀作用和结垢倾向的微生物和金属离子等。所采用的处理方法以物理法和物化法为主，主要有自然除油、聚结除油、混凝沉降、过滤。近年来，为提高油田污水的处理深度及效率，开始尝试水力旋流、浮选等方法，也对单元设备的改进和研究做了大量的工作，以提高其处理效率和适应聚驱采出水的处理。出现了横向流除油器、双层滤料过滤罐、核桃壳过滤罐、精细过滤器等多种新型处理设备。在处理工艺流程上，逐步将重力过滤的处理流程改为压力过滤的处理流程，有时为了提高污水的处理深度，采用两级过滤、甚至三级过滤。油田污水处理常见的处理工艺流程有：
污水→聚结除油→重力沉降→过滤→出水；
污水→重力沉降→混凝沉降→过滤→出水；
污水→重力沉降→浮选→过滤→出水；
污水→水力旋流→混凝沉降→过滤→出水。
上述处理工艺流程对控制出水中的油含量和悬浮物很有效，污水经不同的处理方法所组合成的不同处理工艺流程处理后，能够满足不同区块及不同渗透层的注水水质要求。
由于外排水中除了可浮油、乳化油以及胶体和悬浮物外，还有大量溶解态的有机污染物。以处理水回注为目的的处理工艺，对溶解态有机物的去除率达不到外排的要求，因此，采用上述处理工艺流程不能满足采油污水达标排放的处理要求。
