钻井过程由井下和地面的两个操作系统分别完成，如果从环路系统来看，也可以分为井下和地面两个闭环系统。井下闭环钻井技术发展过程从自动化程度讲，可分为井下开环钻井阶段，井下半闭环钻井阶段，井下闭环钻井阶段和闭环钻井阶段这四个阶段。

1)井下开环钻井阶段

井下开环钻井指由人通过一般的井下测量工具进行井下操作，因此要控制井眼轨迹，只能通过预测或者更换井底钻具组合。基于这些原因，钻井过程中存在着井眼轨迹质量差，钻井效率低，速度慢，安全性差等问题。如果给井下开环钻井配以自动化钻机时，就成为地面闭环、井下闭环钻井，否则为地面开环、井下开环钻井。

2)井下半闭环钻井阶段

这种钻井技术在井下有较先进的井下测量工具，同时还有地面可控的井下工具。在井下测得的数据可传输到地面上，经过计算机的处理和地面模拟，由传输通道把操作指令传输到井下，随后控制井下操作(改变井下可控工具的结构参数)。该钻井系统与井下开环系统相比，具有测量精确度高、实时性好、信息量大等优点，同时操作指令大多依靠计算机处理得到，不依赖人为经验，显著提高了钻井效率。目前，许多水平井、定向井都是通过井下半闭环钻井技术完成的，井下可控工具包括可变径稳定器、可调角度弯接头、可变弯角井下动力钻具、可伸缩偏心垫块等。

3)井下闭环钻井阶段

井下闭环钻井是指井下信息测量、传输、处理、控制指令的产生、控制指令的执行可以完全自动进行，井身轨迹控制不需要人的干预。井下设有中心电脑，可收集随钻测量信息，经过一系列的分析和比较，发出指令来控制井下可控工具的工作状态。另一方面，测量信息也会传输给地面计算机，地面计算机对测量信息通过模拟研究，可以预测井下作业效果，根据模拟的结果做出相应的判断。井下闭环钻井不仅要有先进的随钻测量工具和功能较强的井下可调控工具，还要有性能很好的微电脑，使其可承受井下的恶劣环境。

4)闭环钻井阶段

闭环钻井技术是钻井自动化技术发展的最新成果。井下钻井系统全面智能化，地面上的监控和操作也是完全自动化的。位于地面的中心控制计算机控制了整个钻井作业系统，井下系统也带有独立的微电脑。操作人员可以不用参与大部分甚至全部的作业环节，整体钻井的优化也能够即时实现。