油田开采过程中会产生大量污水，尤其是大规模油田开采，采出液中含水量相对更高。油田污水中混有难以分离的原油等物质，直接排放会对环境造成严重破坏。因此，采用新型高效的处理技术处理油田污水，一方面对环境保护、可持续发展有着积极意义；另一方面也有助于新技术的研究应用与油田污水资源再利用的研究和实践。
油田污水处理技术主要是指将原有拆除过程中产生的污水回注地层前，将水中的原油、悬浮杂质、有害的化学离子分离开来，以免对地质结构和地表环境造成污染和破坏，一般需要根据国家相关的环保规定进行。尤其是在我国部分干旱地区采油，由于当地水资源本身十分缺乏，因此对污水的处理和对当地水资源的保护。更具有十分重要的意义，这是由于采用注水开采法的油田，其采出液的含水率随着开采年代的增长不断的提高，如果不严格控制油田回注水的水体质量，将会严重影响当地用水以及周围的水体环境，给当地的正常生产生活造成严重影响
目前情况下，国内油田污水处理的主要方法有物理法、化学法、生物法以及综合性的物理化学方法。物理法主要包括传统的油田污水重力分离、离心分离、以及过滤等；而化学方法主要用来处理物理法不能除去的一些可溶性的胶体和溶解性杂质，如采用化学氧化的方法处理金属盐离子；综合性的物理化学方法主要有活性炭吸附等，但由于活性炭等材料吸附容量十分有限，且采购成本很高，一般不用于大规模的污水处理。
高级氧化技术是相对传统的化学氧化污水处理技术而言的，已经得到一定应用的有臭氧氧化技术、高铁酸盐氧化技术以及光催化氧化技术。高级氧化技术主要通过在水中产生具有较大氧化性的氢氧自由基团，以达到将污水中的有机污染物降解为二氧化碳、水和无机盐等无污染物质的目的。由于其利用的氧化物质仅仅是水中产生的氢氧自由基，因此其具有适用范围广、二次污染小等优势。例如在碱性环境下利用臭氧处理含油废水，可以使污水较好地达到回用水标准；高铁酸盐氧化技术是指利用含高铁酸根的化合物中具有极高氧化性的正六价铁离子对水中的污染物进行氧化，同时，氧化作用产生的具有较强吸附能力的氢氧化铁胶体，可以对水中的有机固体颗粒悬浮物进行有效的吸附除去，因此常用来除去含油污水中的
链烃或芳烃等有机污染物；目前发展较快的还有光催化氧化技术，光催化氧化技术是利用一些半导体新型材料作为催化剂，当催化剂受到光线照射时，光电效应所产生的自由电子促进了水中氢氧自由基团的产生，提高了处理剂的氧化性。