一种油田污水处理工艺，步骤为：首先将油田污水加入到缓冲池中，再将污水通过提升泵加入到负压冷却塔中进行冷却，然后将冷却后的污水依次经过一级缺氧池进行水解酸化处理、一级好氧池进行硝化处理、沉淀池进行沉淀和第二缺氧池进行反硝化处理，最后将污水加入MBR反应池，污水即可达标排放，其中水解酸化处理、硝化处理、反硝化处理过程中的所采用的微生物为黄色短杆菌、蜡状芽孢杆菌、施氏假单孢杆菌和短短芽孢杆菌。本发明通过油田污水处理系统及工艺的改进能够进一步提高油田污水处理效率，提高了出水水质；并且选用的两个菌种共同处理油田污水时存在协同效果，对油田污水中污染物能够有效的降解。