Giliųjų gręžinių gręžimas yra gręžinio gręžimas sausumoje iki 1 mylios ar didesnio gylio ir jūroje iki 5 mylių ar didesnio gylio. Šie gilūs gręžiniai iki tokio gylio gręžiami daugiausia gamtinėms dujoms arba naftai; tačiau šulinys gali būti išgręžtas, kad pasiektų vandenį. Šulinio gręžimo iki tokio gylio procesas yra labai techninis ir gali apimti kryptinį gręžimą, kad būtų pasiekti gamtos išteklių telkiniai nepažeidžiant esamo paviršiaus ploto naudojimo.
Norint pasiekti gamtos išteklius, išgręžiamas šulinys, žemėje padarant skylę vandeniui, gamtinėms dujoms ar naftai išgauti iš požeminio telkinio. Kiekvienam konkrečiam požeminiam telkiniui gręžimo įmonė pasirenka būdą, kuriuo bus sukurtas gręžinys ir naudojami gamtos ištekliai. Gręžiant giluminius gręžinius naudojami specializuoti grąžtai ir gręžimo vamzdis, kad būtų pasiektas požeminis telkinys.
Geologai ir inžinieriai dirba kartu planuodami būdą, kuriuo jie užbaigs giluminio gręžinio gręžimą, kad pasiektų požeminius išteklius. Kartais gręžimo įmonė turi leidimą pasiekti gamtos išteklius iš vienos vietos, tačiau išteklius nėra tiesiai po gręžimo vieta. Tokiais atvejais gręžimo įmonė turi naudoti kryptinio gręžimo metodus, kad pasiektų telkinį. Kad pasiektų gilias nuosėdas, gręžimo įmonė naudoja gilaus vertikalaus gręžimo ir kryptinio gręžimo metodų derinį.
Giluminio gręžinio gręžimo procesas gali užtrukti dėl matavimų ir tyrimų, kurie baigiami, kai grąžtas ir gręžimo vamzdis leidžiasi į žemę. Šie matavimai ir tyrimai padeda gręžimo įmonei sekti planuojamą gręžimo procesą ir patvirtina, kad gręžimo įmonė neviršija sutartinių apribojimų. Gręžimo įmonė dažniausiai teikia pirmenybę vertikaliai gręžimui kuo ilgiau, o ne kryptingai, nes vertikaliojo gręžinio priežiūra yra daug lengvesnė nei kryptinio gręžinio.
Dėl vertikalaus ir kryptinio gręžimo derinio gilaus gręžinio gręžimo procese, norint pasiekti nurodytą nuosėdą, gręžimo veleno ilgis gerokai viršija gręžinio gylį. Kiekvieno gręžinio gylis priklauso nuo gamtos išteklių, kuriuos bando pasiekti gręžimo įmonė, ir metodų, kuriais ji išgaus gamtos išteklius. Gamtinių dujų gręžiniai, kuriuose dujoms išgauti naudojamas didelis vandens kiekis, gręžiami maždaug 1 mylios gylyje. Naftos gręžiniai gali būti gręžiami iki 5 mylių ar daugiau gylio po paviršiumi.