本实用新型提供一种油田污水深度处理装置，污水提升泵的进水端与油田污水管路的出水端相连通，污水提升泵的出水端通过第一管路与篮式过滤器的进水端相连，篮式过滤器的出水端通过第二管路与第一静态混合器的进水端相连通，第一静态混合器的出水端通过纳米聚结系统与第二静态混合器的进水端相连，纳米聚结系统具有水相出口和油相出口，纳米聚结系统的油相出口与收油罐相连，第二静态混合器的出水端通过精细过滤装置与油田注水系统相连，加药系统通过管路分别与第一静态混合器和第二静态混合器的加药口相连通。该装置布置灵活，较传统工艺节约占地面积达70％；以物理破乳为主，减少化学药剂加药量50％以上，大幅度降低油田污水处理成本，节能降耗。