油田注入水的水质要求非常高，各项指标堪比日常饮用水。油气储存在地层岩石的孔隙或微细裂缝里。油层孔隙直径只有几微米至十几微米，相当于头发丝直径的几分之一或十几分之一，与人的毛细血管差不多。要想把油层里的油气尽量多地用水驱替出来，最重要的是防止注入的水带进杂质堵塞孔隙。被带进去的杂质有可能是悬浮的固体颗粒，化学腐蚀性物质及厌氧性细菌与钢管、岩石表面反应生成的沉淀物。在这些物质中，有些一次性堵塞地层油流通道，有些物质如细菌会不断繁殖，逐步堵塞地层出油通道。因此，除了对注入水进行精细过滤之外，还要进行除氧、杀菌及减少腐蚀性物质的各种物理、化学处理。
水质处理又有什么标准呢？石油工业行业标准对不同渗透率的油层注入水质规定了严格的指标。以渗透率小于0.1平方微米的油层为例，水质指标是：水质稳定，与油层水相混不产生沉淀；水注入油层后不使黏土矿物产生水化膨胀或悬浊；悬浮固体含量小于1毫克/升；悬浮物颗粒直径中值1～2微米；含油量小于5毫克/升；平均腐蚀率小于0.076毫米/年；溶解氧小于0.05毫克/升；三价铁离子的含量小于0.5毫克/升；铁细菌小于1000个/升；不含能与地层水反应生成沉淀的物质；不含硫酸盐还原菌；不含硫化氢；酸碱度pH值控制在7～8。
如何进行水质处理？经过大量的科学研究和现场实践，油田现场对水质的处理有了一套完整的处理方法和质量检测的方法。不同油田对水质要求有所差异，不能机械地、简单地按照同一种水质标准去套用不同类型、物性的油层进行注水，必须根据油层的润湿性、敏感性、孔隙结构和油层均质状况等资料进行综合分析，并结合室内实验与现场试验结果来确定水质。
油田现场为了保证长期正常注水，还要针对油层的特殊情况加入一些化学添加剂，例如，有的油层黏土含量高，这些黏土遇水易膨胀松散，注入水中需要加入黏土稳定剂；为防止在地层或管线中结垢，要加入防垢剂等。
污水回注工艺要求进行更加精细的水质处理。未经处理的污水含有大量的悬浮固体、乳化原油、细菌等有害物质。假如油层注入了未经处理的污水，油层就会受到伤害，这种伤害主要体现在大量繁殖的细菌、机械杂质以及铁的沉淀物堵塞油层，引起注水压力上升，注水量下降，影响水驱替原油的效率。因此，必须对注入油层的污水进行净化处理。
由于污水是从油层采出的，所以，油田回注污水处理的主要目的是除油和除悬浮物。概括地讲，污水处理可分为两个阶段。
第一阶段为除油阶段，利用油、水密度差及药剂的破乳和絮凝作用将油和水分离开来。除油阶段主要采用的技术方法有重力式隔油罐、压力沉降除油、气浮选除油、水力旋流除油等。
第二阶段为过滤阶段，利用滤料的吸附、拦截作用，将污水中的悬浮固体、油和其他杂质吸附于滤料的表面，或不让其通过滤料层。过滤技术根据滤后水质的要求不同，分为粗过滤、细过滤和精细过滤。过滤的核心技术是滤料的选择与再生，滤料有石英砂、无烟煤、陶粒、核桃壳、纤维球、陶瓷膜和有机膜等。
水质不合格会堵塞孔隙、孔道，造成地层吸水能力下降，还可能使注水设备腐蚀加剧，因此，为了进一步提高注水开发效果，必须做到“注够水、注好水、精细注水、有效注水”，让地层喝上合格的“优质水”。