本实用新型公开了一种油田回注水深度除油装置，过滤板水平安装在过滤沉淀池内部下侧，所述污水处理池一侧设有一个絮凝剂槽，絮凝剂泵进口通过管道与絮凝剂槽连接，絮凝剂泵出口通过絮凝剂管与污水处理池顶壁连接，污水处理池一侧设有一个污水泵，污水泵进口通过管道与污水处理池底部一侧连接，污水泵出口连接一根污水管，污水管另一端连接在除油罐外壁上侧，除油罐内部由上向下依次安装有粗粒化材料层、亲疏水性颗粒层以及亲水疏油膜，除油罐内壁上侧固接一个溢油槽，排油管连接在除油罐外壁上侧，且排油管与溢油槽连通，在对应于所述排油管下口的位置放置一个接油箱。本实用新型对污水的除油能力强，可达到回注水的使用要求。