(1)重力除油技术 主要包括自然除油、斜板除油、浮板除油、机械分离技术、水力旋流技术。该工艺的主要特点是利用油、浮游固体和水的密度差，依靠重力进行分离。重力除油工艺一般分为两级[26]，分别是一次除油罐(也称自然沉降罐)，将浮油、颗粒较大的固体除去，同时还具有均匀水质和水量的作用；二次沉降罐(也称混凝沉降罐)的去除对象是油田采出水中的分散油等，通过投加水质净化剂形成絮凝体。在重力作用下使油珠、悬浮物从水中分离，最后经多级过滤，出水水质基本可满足高渗透油藏注水需要。该工艺简单，处理效果稳定，运行费用低，对原水含油量变化适应性强。缺点是当处理水量大时滤罐数量多，自动化程度低，沉降时间长，一次投资高，适应于对注水水质要求低的油田。
(2)粗粒化除油 含油废水通过装有粗粒化材料的装置，水中油份在润湿聚结、碰撞聚结、截留、附着等过程的作用下，油珠由小变大，从而得到去除。该技术主要用于处理分散油，只有聚结作用，没有破乳功能。其技术关键是粗粒化材料，粗粒化材料有亲油性的材料、亲水性材料，以及石英砂、煤粒等无机材料。该法具有体积小、运行方便、操作简单的优点，缺点是易堵塞。
(3)压力除油 该工艺将聚结除油、斜管沉降分离及化学混凝除油技术联合应用于压力除油罐，从而提高除油效率。它强化了工艺前段除油和后段的过滤净化。压力除油工艺特点是除油效率高，停留时间短，系统自动化程度高于重力除油工艺，运行管理较为方便，正常出水含油浓度小于 30mg/L。缺点是设备内部结构较为复杂，受聚结、斜板材质的限制，使用一段时间后出现填料堵塞、内部构件腐蚀损坏等情况，且运行稳定性不如重力流程。
横向流含油污水除油器是在斜板除油器的基础上发展起来的，其原理也符合“浅池理论” ，它由含油污水的聚结区和分离区两部分组成。含油污水首先经过交叉板型的聚结器，使小分散油珠聚并成大油珠，小颗粒固体物质絮凝成
大颗粒，然后聚结长大的油珠和固体物质通过具有独特通道的横向流分离板区，而从水中分离出来。
(4)过滤技术 一般用于采油污水的二级处理或深度处理，以除去水中的分散油和乳化油。常见的过滤介质石英砂、磁铁矿、无烟煤、纤维球及核桃壳等。
通过大量的试验证明，对于经过常规工艺处理后的采出水，再经两级石英砂慢速过滤(一级滤速 8m/h，二级滤速 4m/h)，在正常情况下可以达到低渗透油层注水水质标准。其特点是流程简单、操作管理方便、处理效果好，但同时
也存在着滤速低、滤罐多、占地大等缺点。
为了更有效地提高过滤效果，达到提高滤速、减少占地、降低工程造价的目的，在上述处理工艺基础上，对滤层结构进行了调整。采用无烟煤、石英砂、磁铁矿等多层介质滤料代替单一介质的石英砂滤料。由于多层滤料级配合理、滤床利用率高，可以提高滤罐截污能力，将滤速提高了一倍(一次为16m/h，二次为 8m/h)，节省了工程投资和占地，处理后水质达到了低渗透油层注水水质标准要求。
双向过滤技术是为了提高含油污水过滤设备的效率而开发的，与石英砂慢速过滤工艺相比较，滤速提高了 3 倍，与多层滤料过滤工艺相比，滤速提高了1 倍。双向过滤工艺在节省基建投资、节省占地方面具有显著优势。但由于双
向过滤器的上、下向滤速比必须采用计算机程序控制，控制系统所占投资的比例较大，且对管理、维护要求高，近几年在新建站中已不再采用。
核桃壳过滤技术是 80 年代中后期在国内发展起来的，陆上、海上油田均应用的很广泛，国内早已有能力成套生产。该技术具有滤速高(可达 20m/h 以上)，截污能力强，反冲洗效果好(反洗时辅助以机械搅拌)，反冲洗洗强度低
(6~8L/s.m2)等优点，克服了石英砂滤罐滤速低、反冲洗强度大等缺点，极具推广使用价值。
改性纤维球过滤器是针对含油污水的水质研制开发的一项新的过滤设备。改性纤维球呈柔性、孔隙可变，具有良好的亲水憎油性质，过滤时受工作压力、上层截污和滤料自重的影响，形成上疏下密的理想滤料分布状态，改性纤维球以其极大的比表面积和空隙率吸附并截留水中的油滴、悬浮颗粒，充分发挥出滤料深层截污能力。该过滤器有处理量大、滤速高的特质，可替代二次过滤器。
(5)气浮分离技术 气浮处理技术根据产生气泡方式的不同，可分为多种工艺，按溶气方式和加压方式的不同，可分为全溶气气浮、部分溶气和回流溶气气浮。原理主要是利用油水间表面张力大于油气间表面张力，油疏水而气相对亲水的特点，将空气通入污水中，同时加入浮选剂使油粒黏附在气泡上，气泡吸附油及悬浮物上浮到水面从而达到分离的目的。气浮法主要去除的是残余浮油和不含表面活性剂的分散油。该工艺设备占地面小，污水停留时间短，在高
效浮选药剂的作用下，除油效果好，特别适合于油水密度差小，乳化程度高的稠油采出水处理，气浮法流程运行费用低，处理时间短，效果好，具有一定的运行优势。缺点是设备转动部件多，含油污水含盐量高，腐蚀性强，因此流程运行的稳定性较差。
(6)混凝法 混凝法是利用直接投加化学药剂来削弱分散态油珠的稳定性，主要用于去除污水中的乳化油。投加的混凝剂多为聚合铝和聚合铁，由于各油田采油污水的水质不同，用某些特制的混凝剂可以增强混凝效果，提高污染物去除率。李大鹏等人研制的新型药剂改性聚合铝(HPAC)具有强制混凝作用，将破乳、凝聚和降粘三个作用过程有机结合起来，提高了油水的分离质量和分离效率，实验证明，出水可满足油田回注水预处理的要求。此外，有人研究了用助凝剂和絮凝剂联合使用，及聚合的复配技术制成新的高效混凝剂处理采油污水，效果良好。
(7)聚结法 聚结法是在聚结反应器中，采用某些聚结材料，依靠污水中油粒的聚结作用，原水中的油粒相互聚结成直径较大的颗粒，改变原水中原油的颗粒分布情况，使之易于重力分离。聚结材料可分为以润湿聚结为主的亲油性
材料和以碰撞聚结为主的亲水性材料，聚结材料对除油性能有影响，应根据污水的具体情况选择使用聚结材料。对于稳定性较好的聚合物驱采油污水，波纹板状聚结材料的聚结除油效果好于粒状材料，亲油性填料好于疏油性填料，出水水质满足回注水要求。
(8)微生物处理技术 主要利用微生物对废水中的油分和一些生化性好的有机成分进行氧化分解，但是，废水中难生物降解性有机物质含量较高单独生物处理很难实现废水 COD的达标排放。