提高钻井速度是钻井不断追求的目标，钻井速度不仅影响钻井成本，还直接影响勘探与开发进程，同时许多井下事故与钻井时间也呈相关性，提高钻井速度可以避免某些井下复杂工况与事故的发生。为此，科研人员一直致力于钻井提速提效利器的研发。
利器一：自适应PDC钻头。自适应PDC钻头可以随着持续变化的钻井环境自动调节切入岩石深度，在提高机械钻速的情况下减少黏滑振动。自适应PDC钻头体内有特殊的可伸缩切入深度控制装置，通过切入控制模块的伸缩来响应外部载荷的变化。在正常的稳定钻进过程中，该模块从伸展状态逐渐回缩，在很短的时间内达到最大切入深度，从而实现高速钻进。在突发波动情况下，切入深度控制装置向外伸展，在钻压突然增加时，用于抵制突然的切入深度增加，缓减振动破坏。自适应PDC钻头可以有效抵制黏滑，拓宽稳定钻进的参数范围，从而提高钻进效率，降低钻井成本。
利器二：可旋转自动调节齿高钻头。通常，PDC钻头的切削齿固定焊接在钻头上，与常规固定切削齿不同的是，可旋转自动调节齿高钻头切削齿可以在钻井过程中进行360度的自由旋转，也就是说，它可以给岩石持续提供新的切削面。旋转切削齿具有多种优势，不仅提高了机械钻速，还减少了切削齿的磨损速率，能够实现切削齿的及时散热，降低聚晶金刚石复合片石墨化燃烧的概率，延长钻头寿命等。
利器三：贴芯片智能钻头。该钻头不单单是破碎岩石形成井眼的工具，还是智能钻井的重要组成部分。在破岩钻进的同时，还能自动测定钻头工作参数，能分析判断钻头是否处于最佳工作状态，是否超出工作极限，并进行自动调整或报警，还能收集钻头周围的环境信息，甚至作为随钻地震源、地下GPS或雷达接收器和反射器。在进行定向钻井时可实时测定井下钻头的位置，以便于井眼轨迹控制，智能钻头还可以将测得的振动信号发给井下可控减振器，自动调整其工作参数，使之处于最佳工作状态。这种钻头能够根据钻井条件智能响应扭转振动。控制元件的调节速度非常快，能够有效缓解井下的作业障碍，而且这种响应是实时的，因此司钻不需要等到井下的问题反馈至地面后，然后再等更长时间来采取纠正措施。
利器四：负向脉冲水力振荡工具。这种利器用于降低摩阻和提高机械钻速。安装在水平段钻柱，当钻井液流过工具时产生负向脉冲压力波，产生水锤效应，将负向脉冲转化为轴向机械振荡，有助于降低钻进过程中钻柱的摩阻，使钻压更加有效地传递给钻头，从而提高机械钻速，且不会对LWD/MWD等随钻测量装置造成损害。
利器五：扭力冲击器。主要由导流器、液动锤和传动接头三部分组成。导流器包括过滤和分流，液动锤包括启动腔、撞击机构和节流，传动接头用于与钻头连接。钻井液通过节流系统中的喷嘴产生压降，在工具内部形成高压腔和低压腔。在压差的作用下，驱动撞击锤转动，撞击打击面，形成冲击力矩，同时由于撞击锤的转动引起工具内部流道切换，带动撞击锤反向转动，驱动撞击锤反向撞击。如此往复，撞击锤不断撞击打击面，形成扭转冲击。扭力冲击器将钻井液的能量转换为扭向的、高频的、均匀稳定的机械冲击能量传递给钻头，大幅度提高剪切效率，改变PDC钻头的碎岩方式，同时扭力冲击器提供的冲击扭力，还能有效降低钻具的黏滑振动，大幅提高了钻进速度，延长了钻头寿命。
利器六：井下增压射流辅助破岩钻井装置。主要包括井底增压器和双流道钻头。可在现有地面设备及工艺不变的条件下，由井底增压，形成超高压射流辅助破岩，实现水力和机械联合破岩，达到提高机械钻速的目的。工作原理是，钻进时钻井液由钻柱进入增压器，并自行分配依次进入动力缸、增压缸和双流道钻头大喷嘴。动力缸借助控制机构和换向元件，实现自动换向往复运动，带动增压缸将大喷嘴压力降大幅增高，这股超高压钻井液连续由超高压小喷嘴喷出，对井底岩石实施水力切割，同时钻头破碎岩石，破碎的岩屑被钻头大喷嘴喷出的钻井液带离井底。
利器七：射流式涡轮钻具。一般由涡轮节、支承节和齿轮减速器等主要部件组成。安装在钻头与钻铤之间，随着下部钻具组合一起下入到井底进行工作。工作时，高压钻井液高速流经涡轮，分别与定子和转子叶片相互作用发生动量矩的转变，将钻井液液压能转换为驱动钻头回转的机械能，从而实现钻头破岩功能。
利器八：大容量智能钻杆传输系统。美国已生产出能够以57．6千比特/秒速度进行随钻信息传输的智能钻杆传输系统，远远高于钻井液脉冲数据传输速率。中国也进行了相关研究并制造了工业样机，样机突破搭载压力、温度、拉力、扭矩、倾角、转速、三轴振动等测量技术，实现全井筒、分布式、沿钻柱参数测量，通过多口井现场试验，验证了通信速率为100千比特/秒（kbps），实现了大容量数据的高速稳定传输。同传统的几分钟才能完成的遥测技术相比，测斜、发指令、滑动定向以及其他数据处理事项均可以在几秒内完成，大大节省了钻井时间。使得制约钻进效率的相关因素，如：随钻测井（LWD）数据密度、定向控制、地质导向和井眼清洁控制等，以及过高频率和低延时的数据传输都得到了解决，从而能够获得更高的机械钻速。
利器九：智能旋转导向钻井系统。在定向井钻井作业中精确控制井眼轨迹是达到地质目标、节约钻井时间、降低钻井成本的关键。智能旋转导向钻井系统正是通过精准导向、精确预测，达到提速、提效、降本的目的。智能旋转导向钻井系统主要由智能旋转导向控制系统（工具）与自动钻井控制软件组成，自动钻井控制软件是工具的大脑，而智能旋转导向控制系统则是执行机构，接收并执行自动钻井控制软件下达的指令。智能旋转导向钻井系统集成了先进的电子技术、复杂的算法、多个传感器和测量包以及高速处理器等多项智能技术。当转速高达400转/分时，仍可精确地导向，同时每秒测量1000次工具面。可实现自我诊断，实时监控井下设备的状况，以提高工具的可靠性，减少非生产作业时间。同时，该系统还可预测钻头的侧向切削效率，从而提高导向性以及钻进性能，并推荐最佳转速范围，管理井下振动。智能旋转导向钻井系统采用模块化井下钻具组合设计，可以通过不同的钻具配置实现水平井段快速稳斜钻进和垂直、增斜、稳斜一趟钻钻进的目的。