油气井套管的主要作用是保护井壁,封固和分隔各油气层,达到油气井分层开采,分层注水等目的。套管柱设计是一项基础而重要的工作,井下套管承受着内压力、轴向拉力、外挤载荷等主要应力,同时油井套管在油田的开发全过程中要经受长时间的考验。在长期的油井开采过程中,套管要承受地层非均布外挤压力,以及高压注水的复杂应力,还得受到多次压裂酸化及各种腐蚀介质的作用。对采用射孔方式完井的生产套管,要承受射孔弹的大能量高温瞬态冲击荷载。　　由于深部地层地质条件复杂,深井超深井套管柱设计及下套管作业面临诸多复杂情况,如钻井周期相对较长,存在高温高压的问题等。深井超深井套管柱设计通常在考虑抗拉、抗内压及抗外挤强度设计外,还必须考虑一些特殊因素,如套管柱整体密封性,温度对管材性能的降低作用,水泥环厚度及水泥环封固质量对管柱设计的影响,窄间隙固井用套管的选择等复杂情况。　　对于油气井固井工程,套管柱优化设计问题具有重要的实际意义,它包括套管强度的计算和套管柱优化设计模型及其求解。传统设计是按套管柱在井下可能承受最恶劣的工作环境来确定受力大小,进而采取合理的设计,确保套管柱强度的安全并使其能够满足油田长期生产的需要,它主要依赖于设计者的经验和水平,在套管的选择上具有很大人为因素,影响着设计的科学性和可靠性。因此,寻求科学优化的设计方法对与保证套管安全生产,降低钻井综合成本是必要而且迫切的。　　本文考虑多种因素,对深井超深井高温条件下套管强度性能、套管柱外部载荷计算方法、套管柱力学模型、套管强度设计校核理论等进行了研究,提出了一种新的基于成本的套管柱优化设计模型,并采用改进差分进化计算算法对此模型进行求解。另外,还对复杂深井超深井下套管技术进行了深入研究,确定了下套管过程中套管柱轴向载荷分布计算模型和波动压力计算模型,为现场下套管施工提供了技术指导。