优化钻井是应用最优化理论和技术寻求使钻井速度最快、钻井成本最低的钻井参数和技术措施。对一口井全过程进行最优化处理，称为全局最优化；对一口井的某一过程进行最优化处理，称为局部最优化；对钻井过程的某些参数进行最优化处理，称为优选参数钻井。优化钻井需要在科学地分析总结大量钻井资料的基础上，建立相应的数学模型，并据此拟定一整套使钻速更快、成本更低的钻井方案。包括由一系列相关参数组合而成的可衡量钻井效果的钻井目标函数，如以单位进尺成本作为目标函数所建立的钻进成本方程，反映影响钻进的诸因素与机械钻速之间关系的钻速方程，反映钻压、转速和齿高磨损量对机械钻速影响的杨氏钻速方程，反映钻压、转速、牙齿磨损状况、地层研磨性、钻头类型等因素与牙齿磨损速度之间关系的牙齿磨速方程等。最终确定最优钻压、最优转速等。
优化钻井是在喷射钻井和平衡钻井的基础上发展起来的。20世纪50年代以前，国际上就有人研究钻压、转速、水力因素、钻井液性能等对钻速的影响。当时采用高钻压、低转速、大排量钻进，未取得明显效果；20世纪50以前，年代，优化钻进技术发展很快，出现了钻头磨损方程等各种钻进模式。伴随信息技术的迅速发展，出现了更多新的优化钻井技术方法。
优选参数钻井也叫最优化钻井，是以钻井效果最佳为目标，采用最优化理论，选择钻压、转速等钻进参数。钻进参数优选包括：（1）钻井可控参数优选，即钻井施工中可以人为调节控制的参数，如钻压、转速、水力参数和钻井液性能等。（2）钻井不可控参数应对措施，即钻井施工中不可人为控制的因素，如地质条件、岩石埋藏深度等。（3）水力参数优化，即以快速、安全、经济钻井为目标，对钻头喷嘴直径、排量、泵压等参数进行优选，如射流（即从喷嘴中喷出的高速液流）水力参数（即用来描述射流水力特性的参数）优选，包括射流喷速、冲击力和水功率。（4）钻头水力参数优选，即用以表征钻头水力特性的参数，包括钻头压降和钻头水功率等。
优选参数钻井与经验钻井的区别主要在于，对影响钻井效率的各种可控参数，利用计算机进行优选后，使钻井进入了以定量和优选为主要标志的科学钻井阶段。通过优选参数钻井的研究和试验，进一步探索了影响钻进速度、质量和成本的水力参数、机械参数和钻井液性能参数在钻井过程中是如何发挥作用的，以及它们之间有怎样的内在规律，实现了钻井参数的最佳配合，并达到高速、安全、优质、低耗钻井的目的。
优选参数钻井主要特点是：建立定量反映钻井规律的数学模式，依靠钻井数据库的资料，应用计算机进行检索、统计、分析和计算，为钻井施工提供最优化的设计，并广泛采用钻井数据采集、传输和处理分析技术，实现适时优化钻井和远程遥控钻井。
钻进技术优化包含四个核心环节：钻进过程信息采集、数据处理、优化算法研究与最优控制实现。其中，信息采集工具与自动控制执行机构属于硬件范畴；数据处理与优化算法则属于软件范畴，重点在于建立钻进参数与指标之间的关系，确定优化准则并指导现场实施。钻进技术优化是实现从经验钻井向科学钻井转型的必由之路。
从数学角度看，影响钻进速度与成本的因素可分为两类：一类是客观常量，包括科学钻探方式、岩层性质及埋藏深度，在特定井位或区块内不可改变；另一类是可调变量，如钻压、转速、钻井液性能等。优化的基本任务，就是定量掌握这些可调变量对钻速、成本等指标的影响规律，建立相应的数学模型，进而确定使钻进指标达到最优的参数或参数组合范围。