套管柱設(shè)計(jì)的總的原則是既安全又經(jīng)濟(jì)，也就是在滿足最大載荷要求的前提下使成本最低。通常是根據(jù)套管柱在井下的工作條件，在套管柱受力分析的基礎(chǔ)上，建立一個平衡關(guān)系，即外載×安全系數(shù)≤套管強(qiáng)度  套管設(shè)計(jì)的安全保障程度越大，設(shè)計(jì)出的套管柱費(fèi)用就越高。一般對開發(fā)井可通過精確計(jì)算應(yīng)力而設(shè)計(jì)出成本最低的套管柱；而對探井往往按最大估算應(yīng)力來設(shè)計(jì)。

 

  1．應(yīng)能滿足鉆井作業(yè)、油氣層開發(fā)和產(chǎn)層改造的工藝要求

 

  在進(jìn)行套管設(shè)計(jì)時，除了要考慮鉆井過程中套管所承受的拉力、外擠壓力和內(nèi)壓力之外，特別要考慮到油氣層前期開采和后期注水作業(yè)、壓裂改造等增產(chǎn)措施時，套管所承受的載荷變化，而這些作業(yè)的主要載荷是較高的內(nèi)壓和溫度。  對鹽巖層、熱采井、含硫產(chǎn)層以及高壓氣層都應(yīng)在套管鋼級、壁厚、鋼材特性、螺紋密封等方面作出相應(yīng)的特殊設(shè)計(jì)。

 

  2．載荷及安全儲備問題

 

  不同用途及類型的套管柱有不同的外載。外載主要有軸向、內(nèi)壓、外壓以及彎曲應(yīng)力和熱應(yīng)力等。應(yīng)根據(jù)不同的情況按該井最危險的載荷來考慮，即應(yīng)用最大載荷概念于設(shè)計(jì)之中。一般來說，控制套管設(shè)計(jì)的基本外載是軸向拉力、內(nèi)壓力和外擠壓力。在計(jì)算套管外載時，既要結(jié)合本油田的具體情況，也要遵守一些行之有效的推薦作法。無論何種情況下，套管柱設(shè)計(jì)中必須考慮：

 

  （1）內(nèi)壓；

 

  （2）外擠；

 

  （3）拉伸；

 

  （4）雙軸應(yīng)力作用。

 

  應(yīng)保證套管在承受外載時具有一定的儲備能力。套管的安全儲備可采用規(guī)定的安全系數(shù)（各國制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中都有其推薦值）。另一種方法是，在全套管柱上增加某一數(shù)值的載荷余量。是采用安全系數(shù)或是采用載荷余量法，這與采用的設(shè)計(jì)方法有關(guān)。

 

  3．經(jīng)濟(jì)性要好

 

  為了保證所設(shè)計(jì)的套管柱既能滿足使用要求，又能花錢少，往往要仔細(xì)考慮不同鋼級、不同壁厚的組合設(shè)計(jì)。不過套管分段太細(xì)，種類分得太復(fù)雜的話，雖然比較符合經(jīng)濟(jì)原則，卻會給現(xiàn)場管理、生產(chǎn)帶來過多麻煩。因此，要綜合權(quán)衡考慮，不能顧此失彼。在現(xiàn)場上實(shí)際采用的多為2～3種鋼級的套管，壁厚也只宜選用2～3種，不宜選得過多。