本发明公开了一种利用枯竭油层回注处置高矿化度矿井水的方法，包括收集油田地质勘探、油井钻探、采油期间的测井资料和水力压裂监测数据，确定枯竭油层中岩层、裂隙的分布特征，依据岩层中裂隙网络的分布特征判断岩层是否具有储水条件，对于局部不具备储水条件的枯竭油层，采用高压回注方法起到压裂增透效果，使其达到储水条件。采用自然伽马能谱测井勘测废弃油井或废弃注水井套管的完整性，防止回注过程中形成串层污染和安全事故。通过改造废弃油井或废弃注水井的井口和井底，使其成为一个完整的回注井。本发明充分利用了枯竭油层的地下空间资源，有效降低了高矿化度矿井水总体处理成本，实现了高矿化度矿井水的低成本回注处置与资源化。