鉆柱服役時，其工作狀態(tài)可大致歸納為起下鉆和正常鉆進兩種。起下鉆時，由于自重，鉆柱承受軸向拉應(yīng)力，其值越接近井口越大。因井眼內(nèi)鉆井液浮力的作用，下部一段鉆柱受到軸向壓應(yīng)力，同時使上部鉆柱的拉伸應(yīng)力減小。在正常鉆井過程，下部鉆柱承受軸向壓力。鉆盤鉆井時鉆柱處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，承受扭矩和離心力。在軸向壓力和離心力的共同作用下，鉆柱發(fā)生彎曲。彎曲的鉆柱在鉆井過程旋轉(zhuǎn)便產(chǎn)生了交變應(yīng)力。在井眼偏斜、方位變化大的情況下，鉆柱承受的交變應(yīng)力很大。除受拉、壓、彎、扭載荷外，鉆柱還承受強烈的振動(包括縱振、扭振、橫振等)。同時，鉆柱內(nèi)璧受高壓、高速鉆井液的沖刷，外璧受套管或井壁的摩擦。起下鉆作業(yè)中的猛提猛剎，產(chǎn)生較大的沖擊載荷，容易使鉆柱瞬時超載。此外，腐蝕、溫度、井下壓力也是不可忽視的服役條件。

近年來，我國油氣田勘探開發(fā)工況日益惡劣，對鉆柱構(gòu)件的要求越來越高，體現(xiàn)在以下幾個方面:

a.井深增加，鉆柱構(gòu)件受力復(fù)雜，載荷大;

b.高含H2S氣田開發(fā)對鉆柱構(gòu)件的抗氫損傷性能是重大的挑戰(zhàn);

c.強化鉆井(大鉆壓、高轉(zhuǎn)速、高泵壓)對鉆柱構(gòu)件的強度(特別是抗扭強度)、疲勞和腐蝕疲勞抗力提出了新的、更高的要求;

d.近年來發(fā)展的鉆井新技術(shù)，如水平井、分支井、大位移井、小井眼鉆井，鉆柱構(gòu)件服役條件十分苛刻，對鉆柱構(gòu)件結(jié)構(gòu)和材料有特殊的、嚴格的要求;

e.在低溫地區(qū)使用的鉆桿需防止低溫脆斷。