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。
有两种类型：一类是在转盘回转式钻机的基础上增设冲击机构,以回转钻进为主,当遇到卵石层时用冲击钻进的两用水井钻机，对各种地层的适应性较强；另一类是将冲击与回转作用结合在一起钻进的水井钻机,如风动潜孔锤钻机。它所使用的潜孔锤钻具(图5)由缸套和在缸套中上下运动的活塞等组成。缸套下端与钻头连接，上端通过螺纹接头与钻杆相连，由空气压缩机提供的0.7～1.4兆帕的高压空气通过活塞上方的逆止阀、空气分配器和活塞下方的进气口，推动活塞冲击频率作为 700～1200次/分的上下往复运动，使活塞频繁地冲击钻头，以增强钻头钻进岩层的能力。与此同时，钻具以35～60转/分的较低转速作回转运动。由活塞上、下空腔排出的空气，向下进入钻头，起冷却钻头的作用，并将孔底岩屑带出井口。其回转和循环洗井部分的结构与用压缩空气洗井的转盘回转式钻机基本相同，所用钻头为碳化钨球齿钻头或牙轮钻头等。风动潜孔锤钻机可用于硬岩层深井的钻进，钻进速度高，且钻井速度不因钻进深度的增加而降低，钻出的井孔较直。
钻孔用的夹具主要包括钻头夹具和工件夹具两种。
⒈钻头夹具：常用的是钻夹头和钻套。
⑴钻夹头：适用于装夹直柄钻头。钻夹头柄部是圆锥面，可与钻床主轴内孔配合安装；头部三个爪可通过 ；紧固扳手转动使其同时张开或合拢。
⑵钻套：又称过渡套筒，用于装夹锥柄钻头。钻套一端孔安装钻头，另一端外锥面接钻床主轴内锥孔。
⒉工件夹具：常用的夹具有台虎钳、平口钳、V形铁和压板等。装夹工件要牢固可靠，但又不准将工件夹得过紧而损伤过紧，或使工件变形影响钻孔质量（特别是薄壁工件和小工件）。