粘土具有吸水特性，甚至会与水发生水合作用，产生膨胀。地层中常含有一定数量的粘土。主要有高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石。这些粘土在注水、酸化、永力压裂、砾石充填过程中碰到水或水基物质就会产生膨胀，然后进一步分散(如蒙脱石、绿泥石) 或直接分数(如高岭石伊利石) 形成直径小于10 m的细小微粒粘土膨胀和微粒的移动会降低地层的渗透率或堵塞井服的通路，这都会减少油井的产量，严重损害油管线和油泵。

粘土彭胀的原因是粘土中可交换的阳离子如钠离子在水中解离形成扩散双电层，使片状结构表面带负电，由于静电斥力，带负电的片状结构自行分开而引起粘土膨胀。

粘土膨胀会引起井壁垮塌，在最小水平主应力的作用下会发生井壁崩落，造成井壁质量下降，不利于后续的起下钻和下套管以及其他井筒作业。再就是，粘土膨胀后，就会产生井眼（不是井筒）缩径，严重的话有可能会使泥质成分紧紧箍住钻具或套管等工具，极大提高摩阻，发生卡钻或下不去工具的情况。还有，若在近钻头附近发生，那么有可能会引起钻头泥包，就是钻头被一大堆泥巴紧紧包住，堵塞水眼，无法传递水功率和给钻头降温，造成钻速下降和钻头过热，这是PDC 和TSP 钻头最怕的，因为金刚石是不耐热的；此外，钻头泥包如果发生在牙轮钻头上，会造成钻头自洁能力下降，重复切削岩石，严重磨损钻头，降低钻速，提高钻头成本，频繁起下钻换钻头，这样的话会过多地抽汲、激动井筒，易引发井涌（或喷）井漏的事故。

缩径的主要原因是钻遇粘土层中含有大量的蒙脱石等易膨胀粘土矿物, 土工实验结果表明, 部分粘土层中含量高达40%。该类粘土膨胀性强, 主要原因是这类粘土晶层上下 面皆为氧原子, 各晶层之间以分子间力连接, 连接力弱, 水分子易进入晶层之间, 引起晶格膨 胀。

采用钻井法施工通过膨胀性粘土层时, 由于这些地层遇水后体积膨胀, 易使井筒直径缩小, 造成钻头在钻进过程中提升困难和卡钻现象。在膨胀性粘土层中钻进易出现泥包钻头现象:钻进过程中刀具刮下来的土屑不能被钻头的吸收口及时排除, 粘糊在钻头的刀具上, 堵塞吸收口及钻头的内腔, 甚至包裹刀盘, 使钻头无法继续正常钻进。采取有效防范措施, 解决好井筒缩径和泥包钻头现象,不仅缩短了工程建设工期,还为企业带来效益。