分支井钻井是指从一个主井眼侧钻若干分支井眼的钻井。根据其排列形状可分为人字形分支、垂直分支、树根形分支、鱼骨刺等多种形式。分支井钻井和丛式井钻井的最大不同是分支井共用一个主井筒。
油田开发后期，尤其海上老平台可用槽口数量有限，海上钻井成本高，采用分支井钻井可以提高单井采收率，降低钻井成本。分支井钻井实际上是在定向井、水平井钻井基础上发展起来的一种钻井技术，包含了定向井、水平井和侧钻水平井等多种钻井的关键核心技术。
分支井完井分为七个级别。一级完井，主井眼和分支井眼都是裸眼；二级完井，主井眼下套管并注水泥，分支井裸眼或只放筛管而不注水泥；三级完井，主井眼和分支井眼都下套管，主井眼注水泥而分支井眼不注水泥；四级完井，主井眼和分支井眼都在连接处下套管并注水泥，主井眼和分支井都可以全井起下进入，分支井的衬管是由水泥固结在主套管上的；五级完井，除具有三级和四级分支井连接技术的特点，还增加了可在分支井衬管和主套管连接处提供压力密封的完井装置，从主井眼和分支井眼都可以进行侧钻；六级完井连接处压力与井筒压力一致，是一个整体性压力，可通过下套管取得，而不依靠井下完井工具；6S级（即六级完井的次级）完井，使用井下分流器或者地下井口装置，基本上是1个地下双套管头井口，把1个大直径主井眼分成2个等径小尺寸的分支井筒。
挪威开发了一种柔性管钻鱼骨井新技术，可在几小时内同时钻几百个直径12毫米鱼骨状分支孔，已在美国、挪威等碳酸盐岩和致密砂岩水平井中获得应用，有效提高单井产能。中国在20世纪90年代开始分支井的开发与研究，已成功实施了多口分支井钻井，其完井难度达到了世界标准分级的5级水平。辽河油田静52－H1Z分支井采用悬空侧钻技术，共钻出20个分支，产量是邻井的8倍。
分支井技术的优点众多。首先，对于不具备单井开发价值的区块可以使用水平分支井技术进行开采，且适用于层状油藏，使用较少的油井开采适应的区块，能有效降低设备投入，在节约油气开发成本同时，对于环境保护也具有重要作用。其次，该技术在使用过程中可以防止锥进效应，也可以明显降低由于储层渗透率问题所引发风险的概率，从而保障油气开采的安全性。再次，分支井的使用能有效提高油气资源的采收率，同时提高油井内的泄油面积，从而实现降低井内压力的目的。另外，分支井技术能够使用较少的井开发不规则形状油田，占地面积小，可以大幅降低钻井成本。
但是，分支井也具有一定的缺陷，该技术应用的过程中，所需要的设备技术要求相对较高；分支井在使用过程中也会由于分支的互相干扰对产量产生影响，同时，分支井的交叉流动也可能会影响油井的产量。
由于不同油田在油藏埋深、储层物性、地质特点及套管程序等方面存在显著差异，如何有效运用套管开窗侧钻技术以提升油藏开发效果，需要开展大量的研究工作。
分支井的开窗位置至关重要，其选择需综合考虑多个因素。第一，窗口所在层位应具有良好的可钻性，避免在可钻性差的地层开窗，以确保窗口顺利开出。第二，分支井施工周期较普通侧钻井长，且在后续生产过程中需频繁进行井下作业，这些操作难免引发窗口振动，因此窗口位置的地层应相对稳定，通常选择稳定性较好的泥岩地层较为合适。第三，窗口位置与目的层之间的垂直高度差，是决定分支井眼能否以较低成本、安全钻达目的层的关键。在选择窗口高度时，应充分考虑钻具与地层的造斜能力，并确保完井管柱能够顺利下入。
分支井井眼轨迹的控制是分支井钻完井的关键核心技术。特别是老井侧钻分支井，一般老井都是定向井，分支井的实际钻井井眼轨迹都是三维井眼轨迹。在分支井钻井中，窗口应离油层比较近一些，这样可以少钻垂深，而且要求井眼光滑，保证套管一次下入到预定深度。