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由機械化和科學化鉆井階段發(fā)展到自動化鉆井階段的關鍵技術有六個方面，它們是鉆井重大革命的里程碑和標志。

1鉆機和裝備的智能化、自動化

①自動給進：1935年Westinghouse公司第一個自動送鉆專利，20世紀40年代氣動送鉆控制，1955年有了第一個液壓動力水龍頭和水力卷揚機；②剎車系統(tǒng)：離合片，比例控制電磁剎車等；③井口鐵鉆工“三吊一卡”機械化；④井口一二層臺的井架機械手：起下立根拉入／推出一扣，摘；⑤循環(huán)系統(tǒng)一固控系統(tǒng)：全自動監(jiān)控密閉循環(huán)一凈化系統(tǒng)；⑥井控一防噴及應急系統(tǒng)：井口裝置、防噴器組、電液井控、節(jié)流管匯系統(tǒng)；⑦頂驅(qū)系統(tǒng)：20世紀70年代Brown公司開發(fā)了電驅(qū)水龍頭，現(xiàn)在以美Varco公司生產(chǎn)的TDS系列為最好；⑧信息與數(shù)據(jù)采集、處理、決策、貯存、傳輸、通訊、管理等功能的軟硬件裝備；⑨海洋：半潛式／浮式鉆井平臺及其專用裝備；⑩鉆具、管具、鉆頭等的相應進展。

自動化石油鉆機都是“機電儀計”一體的智能化、信息化、自動化鉆機，具有完善的性能，集先進性、可靠性、適應性(惡劣環(huán)境與地質(zhì)條件)和經(jīng)濟性于一體。主要產(chǎn)品有：①德國Prostar-2000型自動化鉆機(鉆深7000m)；②美國NSCO及Apache、Pool等公司生產(chǎn)的A10-32型等自動化鉆機(鉆深6100m)；②英國S&R公司生產(chǎn)的RD-D型自動化鉆機(鉆深6100m)；③挪威、法國等也研制了中深井用自動化鉆機；④我國寶石廠生產(chǎn)的ZJ70、ZJ90鉆機及廣漢生產(chǎn)的鉆機也都在向自動化鉆機進展。

2隨鉆測量與地質(zhì)導向鉆井技術

①1979年首次應用了MWD。MWD是把鉆后有線測量及傳輸井下參數(shù)的方法改變?yōu)殡S鉆無線測量及傳輸?shù)姆椒?，隨鉆測量是一個重大進步。無線傳輸方法主要有泥漿脈沖法和電磁波法。但它們目前仍有很多缺點：傳輸參數(shù)數(shù)目少、傳輸速率低、傳輸距離小以及循環(huán)流體性能受限等。②從20世紀90年代中期起，相繼研發(fā)應用了LWD、PWD、IWD、NRWD等，形成了隨鉆地質(zhì)導向鉆井和隨鉆工程服務技術，適應了復雜地質(zhì)與環(huán)境條件下鉆復雜結(jié)構(gòu)井、特殊工藝井實時處理井下復雜情況和不確定性難題，以及實時控制三維井身軌跡入窗中靶等高難技術的要求。而SWD還能探測鉆頭前方地層參數(shù)，起到了“車前燈、探照燈”作用。

3旋轉(zhuǎn)導向鉆井與隨鉆測控制傳貯技術

1990～1995年德國首先研究和成功應用了世界上第一個自動垂直旋轉(zhuǎn)鉆井系統(tǒng)(vDS)。90年代中期，斯倫貝謝(slh)等多家大公司先后研究成功了PD等系列RST／RSS。RSS是人類繼實現(xiàn)空間和水域制導技術之后的又一個重要里程碑”。21世紀國際上又提出了“PV”等鉆垂直井工具。RSS還成功地應用于小尺寸油管(98.4～114mm)的過油管側(cè)鉆和套管鉆進。

4電子/智能鉆柱技術

美國Grant公司研制的智能鉆桿用銅導線輸送電能，可以根據(jù)井下硬件用電量大小的要求來確定輸電功率的大小。智能鉆柱的數(shù)據(jù)傳輸速率可達104bDs、105bps和106bps，最大已達1.56*106bps。智能油管用光纖為主。智能鉆柱系統(tǒng)在井下采用分布式傳感器短節(jié)，將微處理器分別安裝在傳感器內(nèi)部，然后通過耦合元件將微處理器信號耦合到電力線上，從而傳輸?shù)降孛鎮(zhèn)鞲衅?。該系統(tǒng)采用傳輸直流電，如井下硬件需用交流電，可在井下硬件上增設逆變器DC／AC。

5最優(yōu)化鉆井與智能sOD集成技術

這套工作可以概括為“模型一測值一指令”的實時閉環(huán)鉆進系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。

6信息、網(wǎng)絡與遠程自動化鉆井

信息技術和網(wǎng)絡技術以及通信技術是自動化鉆井的重要組成部分。2004，11，19Slb與M／DTotco合作自劍橋Slb研究中心(sCR)在網(wǎng)上發(fā)送變泵排量的遙控指令達8000km遠程遙控著橫跨大西洋的德州Cameron試驗中心的鉆機成功地執(zhí)行命令，第一次實現(xiàn)了遠程自動化鉆井作業(yè)。總之，人類在進入21世紀時，石油鉆井系統(tǒng)正由機械化和科學化鉆井階段向半自動化再到自動化鉆井階段進展，這是發(fā)展大趨勢。