Одной из ключевых задач при разработке многопластовых месторождений является установление источника поступления воды в продукцию скважины и, как следствие, его устранение с последующей оптимизацией выработки необводненных пластов. В статье предложен способ оценки степени обводненности пластов на основе количественных характеристик состава попутно добываемой воды. Исследование обширной коллекции пластовой воды позволило проследить изменение ее геохимического состава в зависимости от возраста формирования залежи в Волго-Уральском регионе. Проведены исследования микроэлементного и макроэлементного состава воды, а также изучен ее изотопный состав. Определены химические элементы, по которым отличается вода разновозрастных пластов. Методами математической статистики на 2-х пластовых объектах, эксплуатирующихся общим фильтром, произведено деление поступающей воды на доли в зависимости от геохимического состава. Выдано заключение, о характере и степени обводнения каждого из пластов. Целесообразность проведения данных исследований подтверждена путем перекрытия на одной из добывающих скважин, работающей на 2 пласта, наиболее обводненного по геохимическим исследованиям интервала, в результате чего обводненность продукции скважины снизилась с 75% до 4–20 % и наблюдалась на низком уровне в течении нескольких месяцев, дебит нефти вырос с 1–2 т/сут до 2,5–3,0 т/сут и оставался на постоянном уровне.