套管柱主要承受轴向载荷、外挤压力和内压力，在有些情况下还承受弯扭作用,有时还承受射孔瞬时冲击载荷作用。在环境方面承受油气及地下水的腐蚀介质作用（H₂S、CO₂、Cl^-、[O]、H₂O等）以及温度变化作用。因此，套管的主要失效形式表现为挤毁、滑脱、泄漏和破裂。破裂可能表现为管体断裂、爆裂、错断、接箍纵裂、射孔开裂、应力腐蚀开裂等。

套管柱设计除满足地质地层的要求外，最主要是满足轴向载荷、外压（挤）载荷、内压载荷以及其他弯曲、摩擦、温度等附加载荷。有些苛刻井还需要考虑三轴载荷作用。

油管柱设计

油管柱主要承受轴向拉-压交变载荷，也不同程度经受弯曲载荷作用。同样，油管柱也受地下腐蚀介质（H₂S、CO₂、Cl^-、[O]、H₂O等）以及温度变化作用。因此，油管柱的主要失效形式是滑脱、破裂（管体断裂、爆裂、接箍纵裂、疲劳、应力腐蚀开裂）、泄漏和表面损伤。

油管柱设计不但要考虑强度（抗拉、抗挤、抗内压）性能，还需要考虑尺寸和压力的关系、油管材料抗腐蚀性能、油管的密封性能。

特殊井井身结构设计

深井、超深井往往伴随着高温高压及复杂地质条件，此时采用API常规套管的井身结构往往无法高效安全地钻达目的层。

针对油气勘探开发区块的地层特点及生产需要，有针对性地采用非API常用套管的特殊井身结构是应对上述问题的有效手段，特殊井身结构中可以量身定制非API规格、钢级及特殊螺纹套管，以保障油气的高效开发。

特殊井身结构需要设计生产非API套管，并论证钻机的负荷能力、新尺寸井眼及套管情况下的钻井配套工具的供应保障、适应新井身结构的钻完井工艺参数及新井身结构的技术经济效益等。

钻柱设计及优化

钻柱设计的基本目标是配置一套钻柱，能够完成预期直径、与其深度井眼的钻进工作，同时需要对钻柱结构、水力学和井筒清洗、钻向控制和测量以及避免卡钻等问题进行优化。因此钻柱设计不仅仅是一项简单的钻柱构件配置工作。

钻柱设计中四方面的问题互相交叠、互相矛盾，往往在一方面提高了功效，在另一方面却降低了其功效。解决的办法只有对钻柱设计进行优化。优化的方法通常是首先选择一种设计品级评定参数，供两种（或两种以上）设计优劣选择之用。这个品级评定参数能够对两种设计进行定量评定。例如将载荷系数选择为品级评定参数，假设两种设计的其它条件可以等同接收，那么很显然，载荷系数为60%的设计优于载荷系数为90%的设计，优化结果就是选择前者。