公元前2世纪,中国已有用人力并借助竹弓弹力使锥形钻头冲击地层而钻进的原始冲击式钻机，后曾在中国农村中长期使用。直至20世纪50年代，才从国外引进钢丝绳冲击式钻机，60年代初开始发展大、小锅锥、冲抓锥等简易水井钻机。1966年前后开始研制正循环转盘式钻机，1974年前后研制成功反循环转盘式钻机和复合式钻机，70年代末创制了潜孔振动回转式钻机。欧美各国在19世纪主要使用钢丝绳冲击式钻机，19世纪60年代，法国首先使用转盘回转式钻机，以后传入美国并得到迅速发展。20世纪50年代，开始发展反循环转盘回转式钻机，以后又出现了用压缩空气代替泥浆作为洗井介质的转盘回转式钻机，至70年代发展了液压动力头回转式钻机。
回转式钻机
依靠钻具的回转运动破碎岩层而成孔。主要有大、小锅锥钻机，正、反循环转盘式钻机，液压动力头式钻
机，潜孔振动回转式钻机等。简单的回转式钻机只有钻进装置，结构完善的回转式钻机则有钻进装置和循环洗井装置两部分组成。转盘式水井钻机的钻具包括钻杆和钻头。常用钻杆的名义直径有60、73、89和114毫米4种。钻头分钻进用钻头和环状钻进用钻头两大类。大、小锅锥 利用其锅锥形钻具旋转切削土层。根据钻具的大小分别称为大锅锥和小锅锥，可由人力或动力驱动。切下的土屑落到锅内，提升到地面卸出，其结构简单,工效低,只能用于一般土层或砂卵石直径不大于10厘米、含量不超过50%的地层。小锅锥开孔直径0.55米，钻井深度80～100米；大锅锥开孔直径1.1米，钻井深度30～40米。正、反循环泥浆洗井转盘式钻机 常用的回转式钻机（图1）,即正循环泥浆洗井转盘式钻机由塔架、卷扬机、转盘、钻具、泥浆泵、水龙头和电动机等组成。作业时，动力机通过传动装置驱动转盘，由主动钻杆带动钻头以30～90转/分的转速旋转破碎岩层。泥浆由泥浆泵抽吸加压后通过钻杆上方的水龙头压入空心钻杆，向下流入钻头，由水口射出，以冷却、润滑钻头；井底岩屑通过钻杆外的环形通道被带出井口，在沉淀池沉淀后，泥浆流回泥浆池供循环使用。反循环泥浆洗井转盘式钻机的钻进方式和结构与上述基本相同，但泥浆的循环方式相反：泥浆在沉淀池沉淀后从井口自行流入井底，携带岩屑的泥浆则由砂石泵经钻头水口通过钻杆内腔向上抽吸出井，回到沉淀池。这种方式称泵吸反循环。也可用水泵将加压水流从井底通过喷嘴射入钻杆内腔，形成携带岩屑的上升水流，称射流反循环。钻机在钻杆内可形成很高的上升流速，排出岩屑和卵石的能力较强，因而钻进速度较快。适用于土层、一般砂层和卵石直径小于钻杆内径的松散地层，所用钻杆的内径较大,一般为150～200毫米，可达300毫米。但因受泵的抽吸或压送能力的限制,钻井深度一般在150米以内，井深在50米以内时排屑效率较高。压气洗井转盘式钻机 是在转盘回转式钻机上用空气压缩机代替泥浆泵，用压缩空气代替泥浆洗井。通常采用反循环方式,又称气举反循环（图2）。即将压缩空气通过供气管路送至井内气水混合室，使其与钻杆内的水流掺混，形成比重小于 1的掺气水流。在钻杆外围环形水柱的重力作用下，钻杆内的掺气水流挟带岩屑不断上升并排出井外，流入沉淀池，沉淀后的水流以自流方式流回井内。采用这种钻机在井深较大时(50米以上)，排屑能力大于采用泵吸或射流反循环的钻机，因而适用于井深较大的情况和缺水的干旱地区，以及寒带冻土地层。
冲击式钻
靠钻具的垂直往复运动，使钻头冲击井底以破碎岩层。其结构简单,但没有循环洗井系统,岩屑的清除与钻机不能同时进行，因而工效较低。钻井深度一般在250米以内,有的可达500～600米。主要类型如下述。冲抓锥 一种简单的冲击式钻机，利用钻具本身的重量冲击地层。钻具的下端是几个可以张合的尖角形抓瓣，当钻具在自身重量作用下向下运动时,抓瓣张开,各抓瓣在直径约1米的圆周上切入岩层,然后由卷扬机通过钢丝绳提升钻具，抓瓣在闭合过程中将岩屑抓入尖锥体内，提出井口后再张开抓瓣卸出岩屑。冲抓锥的钻井深度通常为40～50米，深可达100～150米。钢丝绳冲击式钻机 由桅杆和其顶端的提升滑轮、钢丝绳、冲击机构、钻具（包括钻杆和钻头）、电动机等组成（图4）。作业时,电动机通过传动装置驱动冲击机构，带动钢丝绳使钻具作上下往复运动。向下运动时靠钻具本身重量使钻头切入并破碎岩层，向上运动则靠钢丝绳的牵引。钻具下落的高度即冲程大小，根据岩层情况确定，一般为0.5～1米，硬岩层用大值；冲击频率常用为30～60次/分。切下的岩屑用抽砂筒清出地面，也可用将钻头与抽砂筒合成一体的抽筒钻具，钻进与清除岩屑同时进行，使切下的岩屑直接进入抽筒，积满后提升钻具，将岩屑倒出。为提高钻头的耐磨性和钻进速度，常在钻头端部堆焊钨钢粉，成为合金补焊钻头。复合式钻机
用钻头在实体材料上加工孔叫钻孔。各种零件的孔加工，除去一部分由车、镗、铣等机床完成外，很大一部分是由钳工利用钻床和钻孔工具（钻头、扩孔钻、铰刀等）完成的。在钻床上钻孔时，一般情况下，钻头应同时完成两个运动；主运动，即钻头绕轴线的旋转运动（切削运动）；辅助运动，即钻头沿着轴线方向对着工件的直线运动（进给运动），钻孔时，主要由于钻头结构上存在的缺点，影响加工质量，加工精度一般在IT10级以下，表面粗糙度为Ra12.5μm左右、属粗加工。