注水是中國油田開發的一種十分重要的開采方式，是補充地層能量，保持油層能量平衡，維持油田長期高產、穩產的有效方法。注入水的水源主要是地面淡水、地下淺層水及采出原油的同時采出的油層水。為了節約地球上的淡水資源，目前注入油層的水大部分來自從原油中脫出的水，習慣上稱之為污水。
目前，污水的使用率大體已經占了注水總量的80%左右。污水未經處理時含有大量的懸浮固體、乳化原油、細菌等有害物質。水注入油層就像飲用水進入人體一樣，如果人喝了未經處理的水，人的身體就會受到傷害，發生各種病變;同樣，油層注入了未經處理的污水，油層也會受到傷害。這種傷害主要體現在大量繁殖的細菌、機械雜質以及鐵的沉淀物堵塞油層，引起注水壓力上升，注水量下降，影響水驅替原油的效率。因此，必須對注入油層的水進行凈化處理。
由于污水是從油層采出的，所以，油田回注污水處理的主要目的是除油和除懸浮物。概括地講污水處理可分為兩個階段，段為除油階段。該階段是利用油、水密度差及藥劑的破乳和絮凝作用將油和水分離開來。第二段為過濾階段。該階段是利用濾料的吸附、攔截作用，將污水中的懸浮固體、油和其他雜質吸附于濾料的表面或不讓其通過濾料層。除油階段要根據含油污水中原油的密度、凝固點等性質的不同而采用相應的處理方法。目前，國內外除油階段主要采用的技術方法有重力式隔油罐技術、壓力沉降除油技術、氣浮選除油技術、水力旋流除油技術等。
重力式隔油罐技術就是靠油水的相對密度差來達到除油的目的。含油污水進入隔油罐后，大的油滴在浮力的作用下自由地上浮，乳化油通過破乳劑(混凝劑)的作用由小油滴變成大油滴。在一定的停留時間內，絕大部分原油浮升至隔油罐的上部而被除去。其特點是，隔油罐體積大，污水停留時間長，即使來水有流量和水質的突然變化也不會嚴重影響出水水質。但其占地面積大，去除乳化油能力差。
壓力沉降除油技術是在除油設備中裝填有使油珠聚結的材料，當含油污水經過聚結材料層后，細小油珠變成較大油滴，加快了油的上升速度，從而縮短了污水停留時間，減小了設備體積。其特點是設備綜合采用了聚結斜板技術，大大提高了除油效率，但其適用于來水水量變化、水質變化的能力要比隔油罐差。
氣浮選除油技術是在含油污水中產生大量細微氣泡，使水中顆粒粒徑為0.25～25微米的懸浮油珠及固體顆粒黏附到氣泡上，一起浮到水面，從而達到去除污水中的污油及懸浮固體顆粒的目的。氣浮可大大提高懸浮油珠及固體顆粒浮升速度，縮短處理時間。其特點是處理量大，處理效率高，適用于稠油油田含油污水以及含乳化油高的含油污水。
水力旋流除油技術是利用油水密度差，在液流高速旋轉時，受到不等離心力的作用而實現油水分離。其特點是設備體積小、分離效率高。但其對原油相對密度大于0.9的含油污水適應能力差。
過濾階段采用的過濾技術根據濾后水質的要求不同分為粗過濾、細過濾和精細過濾。根據水質推薦標準，懸浮物固體含量為1.0～5.0毫克/升，顆粒直徑為2.0～5.0微米。過濾的核心技術是濾料的選擇與再生。在油田污水處理中，目前國內外主要采用的濾料有石英砂、無煙煤、陶粒、核桃殼、纖維球、陶瓷膜和有機膜等。濾料的再生方法主要有熱水反沖洗、空氣反吹等。
