套管柱主要承受軸向載荷、外擠壓力和內壓力，在有些情況下還承受彎扭作用,有時還承受射孔瞬時沖擊載荷作用。在環境方面承受油氣及地下水的腐蝕介質作用（H₂S、CO₂、Cl^-、[O]、H₂O等）以及溫度變化作用。因此，套管的主要失效形式表現為擠毀、滑脫、泄漏和破裂。破裂可能表現為管體斷裂、爆裂、錯斷、接箍縱裂、射孔開裂、應力腐蝕開裂等。

套管柱設計除滿足地質地層的要求外，最主要是滿足軸向載荷、外壓（擠）載荷、內壓載荷以及其他彎曲、摩擦、溫度等附加載荷。有些苛刻井還需要考慮三軸載荷作用。

油管柱設計

油管柱主要承受軸向拉-壓交變載荷，也不同程度經受彎曲載荷作用。同樣，油管柱也受地下腐蝕介質（H₂S、CO₂、Cl^-、[O]、H₂O等）以及溫度變化作用。因此，油管柱的主要失效形式是滑脫、破裂（管體斷裂、爆裂、接箍縱裂、疲勞、應力腐蝕開裂）、泄漏和表面損傷。

油管柱設計不但要考慮強度（抗拉、抗擠、抗內壓）性能，還需要考慮尺寸和壓力的關系、油管材料抗腐蝕性能、油管的密封性能。

特殊井井身結構設計

深井、超深井往往伴隨著高溫高壓及復雜地質條件，此時采用API常規套管的井身結構往往無法高效安全地鉆達目的層。

針對油氣勘探開發區塊的地層特點及生產需要，有針對性地采用非API常用套管的特殊井身結構是應對上述問題的有效手段，特殊井身結構中可以量身定制非API規格、鋼級及特殊螺紋套管，以保障油氣的高效開發。

特殊井身結構需要設計生產非API套管，并論證鉆機的負荷能力、新尺寸井眼及套管情況下的鉆井配套工具的供應保障、適應新井身結構的鉆完井工藝參數及新井身結構的技術經濟效益等。

鉆柱設計及優化

鉆柱設計的基本目標是配置一套鉆柱，能夠完成預期直徑、與其深度井眼的鉆進工作，同時需要對鉆柱結構、水力學和井筒清洗、鉆向控制和測量以及避免卡鉆等問題進行優化。因此鉆柱設計不僅僅是一項簡單的鉆柱構件配置工作。

鉆柱設計中四方面的問題互相交疊、互相矛盾，往往在一方面提高了功效，在另一方面卻降低了其功效。解決的辦法只有對鉆柱設計進行優化。優化的方法通常是首先選擇一種設計品級評定參數，供兩種（或兩種以上）設計優劣選擇之用。這個品級評定參數能夠對兩種設計進行定量評定。例如將載荷系數選擇為品級評定參數，假設兩種設計的其它條件可以等同接收，那么很顯然，載荷系數為60%的設計優于載荷系數為90%的設計，優化結果就是選擇前者。