套管钻井技术是一种能有效提高钻井效率的新型钻井技术,但现有套管技术对设备要求高,投入大,推广应用存在较大难度。在剖析认识现有套管钻井技术优势的基础上,提出了一种利用常规钻井设备进行表层套管钻井的技术设想,并针对该技术设想的配套工具和相关工艺技术进行了系统的开发。为减少套管钻井时对套管的磨损,有效延长油井的服役寿命,并减少对钻井设备的依赖,完成了利用常规钻井设备进行表层套管钻井的技术方案设计,即在可回收式套管悬挂器底部顺序连接螺杆钻具、随钻扩眼器和钻头,然后将套管悬挂器由套管短节悬挂在套管底端后开始钻进,螺杆钻具驱动随钻扩眼器和钻头破岩形成井眼,同时带动套管前进。在钻进的过程中,套管不旋转,其承受的螺杆钻具扭矩由钻台上的反扭矩装置承担。到达预定层位后,下入小钻杆打捞提出底部钻具组合,完成套管钻井作业。配套的井下工具(可回收式套管悬挂器和随钻扩眼器)是实现上述套管钻井方案的技术关键。通过试验比对,筛选确定了下入小钻杆正向旋转、冲击解锁、主动回收式摆块的结构方案。对所设计的套管悬挂器进行了的运动仿真和关键部件的强度校核,结果表明,能满足现场应用。基于随钻扩眼器的工作可靠性和稳定性考虑,将扩眼器的刀翼设计成了双重保护切削结构,对其中心杆和刀翼等关键部件进行的强度校核结果也证实了设计的可行性。地面反扭矩装置是利用常规钻井设备进行套管钻井的技术保证。根据现有的装备特点,设计了由垂直滑动、水平伸缩和套管周向锁紧机构组成的地面反扭矩装置。该装置可平衡套管钻进过程中,井下螺杆钻具传导到地面的扭矩,并确保套管在钻进过程中不旋转。机构仿真和关键部件的校核同样证明了设计的可行性。结合实际,设计了现场工艺方案和操作流程,并进行了系统的现场试验应用。试验结果证实所提出的工艺方案和操作流程科学可行,所设计的可回收式套管悬挂器和地面反扭矩装置设计合理,结构可靠,可适应现场工况,满足现场应用。经过技术分析、方案设计、工具开发和现场试验,证实了本文所提出的新型套管钻井技术具有较强的现场适用性,有效弥补了现有技术的不足。同时还证明本文提出的套管钻井工艺方案切实可行,对该技术的推广应用具有重要意义。本文的研究结果丰富和完善现有钻井技术手段,对提高油气钻探效率具有重要的实际意义。