油气勘探开发向“深、低、海、非、老、新”（指深井超深井特深井、低渗透低品位、海洋深水超深水、非常规、老油田、新能源）等领域拓展，钻井难度不断加大，为提高储层发现率和钻遇率实现增储上产、提高钻井效率和安全优化钻井，要求钻完井装备向大型化、模块化、自动化、智能化方向发展，随钻测量仪器向精确化、大容量、耐高温高压、智能化方向发展，并实现实时化、信息化和可视化，以及钻井、录井、测井、压裂、试井、测试、随钻地震等多专业的融合指导钻完井作业。自动化、智能化钻井技术是现代油气钻完井技术的标志，是实现真正意义上的科学钻井的基础，是未来钻井之路。
20世纪50年代初，石油钻井技术由经验钻井步入科学化钻井时期。20世纪50年代初至20世纪80年代初为科学化钻井前期阶段，发展了喷射钻井技术、优选参数钻井技术、丛式井钻井技术及高效钻头技术，这些技术多为单项先进技术。20世纪80年代中期至今为科学化钻井后期阶段，这一阶段的主要特征是以钻井信息化为特点向自动化、智能化钻井迈进。科学化钻井后期阶段，发展了井下信息实时检测技术，如，随钻测量、随钻测井、随钻地震、随钻地层评价和钻井动态数据实时测量，使钻井过程中井下地质参数、钻井参数和井眼参数能够实时测量、传输、分析和控制。还发展了有利于发现新油气层和提高油田采收率的钻井新技术和新方法，如欠平衡钻井、水平井钻井、分支井钻井及连续管钻井等。与此同时，人们将网络技术和信息技术加入到石油生产中，促进了石油的勘探与开采，使钻井系统的信息化逐步实现。
在自动化钻井过程中，井下闭环钻井技术是实现自动化钻井的关键，它代表了当今钻井井眼轨迹控制技术的最高水平。井下闭环钻井技术发展分四个阶段：第一阶段是井下开环钻井阶段，井下未使用MWD和LWD等随钻测量工具，只有一般的井下测量工具；第二阶段是井下半闭环钻井阶段，井下使用地面可控制的造斜工具，并采用先进的井下测量工具，如MWD和LWD；第三阶段是井下闭环钻井阶段，指井眼轨迹控制完全离开“人的干预”，用先进的随钻测量和井下可调工具以及微电脑进行井下信息的测量、传输、处理及控制，指令的产生和执行完全自动化；第四阶段是全闭环钻井阶段，这是钻井技术发展的最高阶段，即井下和地面的钻井装备全面实现自动化和智能化。要实现全闭环钻井，还需要大量的创新实践。
除实现井下闭环钻井技术外，自动化钻井还必须解决以下问题：第一是地面钻机的自动化，即钻井地面作业的自动化操作，国际上早在1994年就生产出自动化钻机的样机，后来又成功研制了各种型号的自动化钻机；第二是钻井液、水泥浆等液体和固体的装卸、配制和泵送的自动化（即钻井液自动化处理系统和自动化固井等）；第三是钻井专家系统，该部分在综合各个部分的信息（即钻井时发生的情况以及钻井设计的规定）自动进行处理分析后，及时正确地发出各项指令和操作。
作为石油天然气工业的核心施工环节，钻井是一项投资巨大的风险性工程，钻井装备的优劣直接影响着钻井速度、钻井安全和钻井经济效益，而勘探开发施工环境的复杂化对钻井装备适应不同操作情况的能力也提出了更高要求。随着计算机、通信及网络技术的广泛应用，钻井作业的自动化逐渐成为可能并持续发展。自动化钻机更高的智能化水平，能够减少人工作业，还能保证生产的安全系数。自动化生产所推进的智能化生产方式，是钻井施工的必然发展趋势，也是石油天然气工业发展的更高层次要求。自动化与智能化钻井应用于深井超深井、深水超深水、北极、沙漠等恶劣的工作环境，必将给钻井技术带来一次深刻的革命，自动化与智能化是未来钻井之路。