从次开钻起到钻完全部井深这一阶段的工作。以一定压力作用在钻头上，使钻头的刃部吃入岩石，并用接在钻头上部的钻柱带动钻头旋转以破碎井底岩石，所产生的岩屑通过钻井流体循环到地面上来，井就会逐渐加深。钻头加到地层上的压力叫钻压，是靠钻柱在钻井流体中的自重的一部分产生的。钻柱从地面一直延伸到井底，井有多深，钻柱就有多长。随着井的加深，钻柱也逐渐增长，其重量也逐渐加大。过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备过早的损坏，所以必须将大于所要求钻压的那部分钻柱重量吊悬起来，不使其作用到钻头上。下部形成钻压的那部分钻柱处于压应力状态，上部被吊悬部分处于拉应力状态。
中国是世界上早进行石油钻井的国家。早在西汉宣帝时（公元前60—70年），在现在的四川省和陕西省掘凿盐井发现天然气，并用于煮盐。到宋仁宗庆历年间（1041—1048），在四川省自贡地区用人力顿钻设备钻出了“卓筒井”（小口径井），英国科技史专家李约瑟博士（1900—1995）认为顿钻钻井是中国的重大发明。世界旋转钻井始于1900年，中国到1936年开始引进旋转钻机在新疆独山子地区钻了一批浅油井。1949年后，中国石油钻井的发展经历了四个时期：1949—1959年为初创时期，在这个时期主要是引进和学习苏联、罗马尼亚等国家的钻井装备和技术，旋转钻井技术得到初步发展；1960—1978年是发展时期，通过自主攻关，形成了浅井和中深井的钻井配套技术；1979—1998年是提高时期，广泛吸收了国外先进钻井技术，同时通过攻关，形成了深井钻井和多种功能定向井钻井的配套技术，并发展了保护油气层技术；1998年以后是走向市场化的时期，在这时期主要发展了小井眼钻井、大位移井钻井、水平井钻井、分支井钻井、欠平衡钻井、连续管钻井和套管钻井等钻井新工艺技术。
钻井工程是利用机械设备，将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程。按岩石破碎方式和所用工具类型，又可分为顿钻和旋转钻。
在地质工作中，利用钻探设备向地下钻成的直径较小、深度较大的柱状圆孔，又称钻孔。钻井直径和深度大小，取决于钻井用途及矿产埋藏深度等。钻探石油、天然气以及地下水的钻井直径都较大。
①获取地下实物资料，即从钻井中采取岩心、矿心、岩屑、液态样、气态样等。
②作为地球物理测井通道，获取岩矿层各种地球物理场的资料。
③作为人工通道观测地下水层水文地质动态情况。
④用作探、采结合，开发地下水、油气、地热等的钻井。