在钻井作业中，需要使用泥浆来冷却钻头、清除碎屑、保护井壁及平衡地压，膨润土通常作为泥浆添加剂使用。一般情况下，浅孔使用钙基膨润土，地层复杂时则用钠基膨润土。
膨润土是一种高度胶体黏土矿物分解的火山灰，具有吸收大量水分并扩展到其正常体积数倍的能力，有时也称为蒙脱石，是一种天然存在的物质，由许多层组成，每层厚约10埃，每层由两个四面体和一个八面体单元组成，这种结构负责三个主要特征，即吸收大量水分的能力，交换离子的能力和触变凝胶的形成。
钠基膨润土严格执行中华人民共和国国家标准：GB/T5005-2010，具有良好的悬浮性、触变性，且滤失量小、造浆性能好、配制方便，易调整钻井液比重特点，是深井及海洋钻井工程必不可少的理想基础材料。
膨润土是钻井液的主要成分，流变性能使其成为油井和水井钻井的最佳组成部分。在钻井中的主要功能是稳定钻孔，钻屑被移除并且钻孔壁得到牢固的密封；泥浆用于隧道、微型隧道、水井和油井钻井，钻井泥浆的静水压力防止水的侵入和不稳定地层的沉积物进入钻孔。
钻井级膨润土基本上是从矿山中自然获得的钠膨润土，采用先进的化学技术进行处理，用于从矿石中钻取。膨润土用于钻井液，用于润滑和冷却切削刀具，去除切屑，并有助于防止爆裂。膨润土在钻井的大部分用途来自其独特的流变特性。
膨润土是一种以蒙脱石为主的粘土。蒙脱石是由两层Si-O四面体中夹一层Al-(O，OH)八面体为构造单元组成的层状硅酸盐矿物。其结构有两个特点[1] ：①晶层间靠范德华力联结，这种作用力较弱；②四面体中部分Si4+ 可被Al3+ 取代，八面体中的Al可被Fe、Mg、Zn等离子取代，使晶层平面上带负电。前者使水分子易于进入晶胞层间发生膨胀；后者使粘土颗粒表面能自发地吸附反电荷离子(阳离子)形成络合物或有机、无机复合物。当膨润土分散于水中时，由于表面吸附的阳离子在溶液主体中的浓度较低，它们有自晶层表面向外扩散的趋势；另一方面，它们又受带电晶层的静电吸引。这两个相反趋向的结果，使粘粒晶层外表面形成扩散双电层，并呈大气状分布[2] ，堆叠晶层间的阳离子则限制在面对面晶层表面中间的狭窄间隔内。
由于膨润土特定的层状结构，使其具有较大的比表面积，因此具有较强的吸附性，同时由于有亲水基团OH-的存在，在水溶液中具有优良的分散性、悬浮性及粘结性，在一定浓度范围内，表现出优良的触变性[3] 。即在有外加搅拌时，悬浊液表现为流动性很好的溶胶液，停止搅拌后会自行排列成立体网状结构的凝胶，而不发生沉降和水析离。这种特性，特别适于配制钻井泥浆。
无论石油钻井、还是地质勘探钻井，都大量用膨润土为主要原料配制钻井泥浆，用以保护井壁、上返岩屑、冷却钻头等。膨润土是钻井泥浆的基本材料，世界上钻井年用量约150万t，我国为15～20万t[5] ，由于我国石油工业的发展对钻井液用膨润土需求量逐年增加，目前，国内高品位钻井液用膨润土产量远远供不应求，膨润土在石油钻井方面应用前景广阔[6] 。
膨润土提供泥浆以基础性能，因此，膨润土质量的好坏，直接影响其他化学处理剂的性能发挥和消耗量，更影响井内安全和钻进速度。国外对钻井用膨润土给予极大的重视，几乎全部应用优质的膨润土，并已规范化，国际通用API(美国石油学会)和OCMA(欧洲石油公司材料协会)两个标准。符合API或OCMA标准的产品，才能进入商品市场。API标准较OCMA标准要高，满足API标准，同时也就满足了OCMA标准。API标准如表1所示[7] 。