氯化钙是石油钻井作业中使用量很大的无机盐之一，主要用途有两个方向：配制高密度盐水钻井液和抑制泥页岩水化膨胀。在塔里木、川渝等复杂地层钻井中，氯化钙盐水体系是应对高压层和易塌地层的常用方案。
加重原理：钻井液需要足够的密度来平衡地层压力，防止井喷。氯化钙溶解度高（20°C 时 74.5g/100g 水），配制的盐水密度可达 1.2-1.4 g/cm³；再配合重晶石粉（密度 4.2）可以把钻井液密度提高到 2.0 g/cm³ 以上，满足深井高压层的加重需求。
与氯化钠盐水相比，氯化钙盐水密度调节范围更宽、溶解热效应影响小，且对井壁泥页岩的水化抑制能力更强。钙离子能压缩黏土颗粒表面的双电层，减少黏土吸水膨胀分散，从而降低井壁坍塌风险，这也是它被称为钙处理钻井液核心组分的原因。
氯化钙还用于配制完井液和修井液。这类液体要求清洁、与地层流体配伍性好，氯化钙盐水透明度高、不产生沉淀，配合增黏剂和防腐剂使用，可以保护油气层，减少修井作业对储层的伤害。
使用中的配伍性必须注意：氯化钙盐水不能与含碳酸根、硫酸根的高浓度体系直接混合，否则生成碳酸钙、硫酸钙沉淀堵塞井筒和地层。设计配方前要做离子配伍试验，控制钙离子浓度与碱度，必要时配合有机膦酸类阻垢剂。
对氯化钙原料的要求：钻井级氯化钙要求含量稳定、水不溶物低、氯化钠等杂质可控，通常按二水或无水形态供货，包装以 25kg 袋或吨袋为主。现场溶解时先建池循环，边加边搅拌，避免一次投料过多引起局部过浓和结块。
成本角度，氯化钙在钻井液总成本中占比不高，但选型失误的代价很大——塌井、卡钻一次损失数十万元。因此油田现场普遍要求供应商提供批次检验报告，并留存样品，入井前按 API 标准复测密度、pH、钙离子浓度等指标。
近年来随着页岩气和超深井开发，高密度盐水钻井液需求持续增长，氯化钙作为最成熟、最经济的钙盐加重剂，仍将是钻井液体系的重要基础材料。