膨润土在石油工业中具有多方面的用途，如石油钻井泥浆，精炼石油中的催化剂、脱色剂等。
一：石油钻井液
现在无论是地质勘探钻井还是石油钻井，都大量采用膨润土配制钻井泥浆。膨润土作为添加的增效剂可大大提高造浆度和钻井效益，有利于钻进各种复杂地层，防止井内事故发生。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供不应求，膨润土在石油钻井方面的 应用前景广阔。
钻浆在钻井中起着重要的作用，钻浆分为两类：一类为泥浆，载体主要为水，膨润土是增稠剂；另一类为油浆，载体主要为柴油和原油，由于亲油性的要求，需要采用有机膨润土。
膨润土在钻井液中的作用：以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。
在钻井工业中，有机钻井泥浆（油包水泥浆）中所含的泥浆增稠剂、乳胶稳定剂即为有机膨润土，这类泥浆主要用于深井、超深井、海上钻井，因其具有较好的流变性和携带性，故能有效地润滑钻井，防止腐蚀；同时他也是一种很好的提黏、提切助剂，可以配置成优良的油包水泥浆和抗高温解卡剂，大大提高钻井速度和减少事故的发生。
膨润土主要成分为蒙脱石，由硅氧四面体和铝氧八面体构成夹层式结构，属单斜晶系。由于这种特定的层状结构，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，在水溶液中具有有量的分散性，悬浮性及黏结性，在一定浓度范围内表现出优良的触变性，即在有外加搅拌时，悬浮液表现为流动性很好的溶胶液，停止搅拌后会字形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。
二:膨润土做精炼石油的催化剂和脱色剂
通常在精炼石油的裂化过程中，在常压下和425--500℃时重油是呈蒸汽状态与催化剂接触，接触时间为6--20S。在催化剂的影响下发生一系列复杂反应而生成大约5%的甲烷和丙烷、10%的丁烷、45%的汽油及40%的未发生变化的原料。另外，1%--3%的进料被还原成碳而沉积在催化剂上。
通常采用的两种类型的催化剂的基本成分都是铝和硅，一类是用铝和硅的化合物合成的；另一类使用膨润土、高岭石生产。制造催化剂所用的膨润土必须质地纯净，含铁量低。
膨润土在使用工业中还用于重整、异构、歧化、脱除烯烃和羰基化合物，用于粗苯、溶剂油、对二乙苯、航空煤油的脱色精制。
膨润土通过酸活化后具有较强的脱色能力，广泛应用于油脂脱色，净化。在炼油工业中净化汽油、煤油等。在催化蒸馏石油时，使用膨润土可使碳化物分解，同时起到漂白蒸馏的作用。