水质处理是在专门的净化站进行的。来自水源的水进入净化站后，先要经过沉淀池使水中的泥沙和较大颗粒沉淀。经沉淀的水中还含有少量的悬浮物和大量的细菌，去除的简单办法就是过滤。经过滤后的水虽然已经很清澈，但是却有许多我们肉眼看不到的细菌存在其中，这就需要对水进行杀菌处理，最常用的方法是在水中加入杀菌剂。为了防止水中含有的氧气及碳酸气体对注水设备的腐蚀，最后还要对水进行脱氧处理。当水源中含有大量的过饱和碳酸盐时，由于它们极不稳定，当进入地层后由于温度升高可能产生碳酸盐沉淀而使油层堵塞，所以预先需要对水进行暴晒处理将碳酸盐沉淀下来，使水质稳定。经过水质处理的水最后还要进行化验，检查是否符合注水标准。
在注水开发时，注入地下的水以及油层中的水将会随原油一起采出，将这些水（油田污水）回注地层，不仅可以节约用水，而且避免了污染环境，然而这些水中还会有许多浮油和有害物质，要想使用就必须将这些水送入污水处理站进行处理。
地下油水采出后首先要进行脱水处理，使油水分离。分离后的水中仍含有大量的浮油和杂质，污水处理的主要任务就是处理这些浮油和杂质。一般污水处理的过程包括沉降、撇油、絮凝、浮选、过滤、加抑垢剂、加防腐剂和杀菌剂及添加其他化学药剂处理等。化验符合要求后，就可以回注油层了。