钻柱服役时，其工作状态可大致归纳为起下钻和正常钻进两种。起下钻时，由于自重，钻柱承受轴向拉应力，其值越接近井口越大。因井眼内钻井液浮力的作用，下部一段钻柱受到轴向压应力，同时使上部钻柱的拉伸应力减小。在正常钻井过程，下部钻柱承受轴向压力。钻盘钻井时钻柱处于旋转状态，承受扭矩和离心力。在轴向压力和离心力的共同作用下，钻柱发生弯曲。弯曲的钻柱在钻井过程旋转便产生了交变应力。在井眼偏斜、方位变化大的情况下，钻柱承受的交变应力很大。除受拉、压、弯、扭载荷外，钻柱还承受强烈的振动(包括纵振、扭振、横振等)。同时，钻柱内璧受高压、高速钻井液的冲刷，外璧受套管或井壁的摩擦。起下钻作业中的猛提猛刹，产生较大的冲击载荷，容易使钻柱瞬时超载。此外，腐蚀、温度、井下压力也是不可忽视的服役条件。
近年来，我国油气田勘探开发工况日益恶劣，对钻柱构件的要求越来越高，体现在以下几个方面:
a.井深增加，钻柱构件受力复杂，载荷大;
b.高含H2S气田开发对钻柱构件的抗氢损伤性能是重大的挑战;
c.强化钻井(大钻压、高转速、高泵压)对钻柱构件的强度(特别是抗扭强度)、疲劳和腐蚀疲劳抗力提出了新的、更高的要求;
d.近年来发展的钻井新技术，如水平井、分支井、大位移井、小井眼钻井，钻柱构件服役条件十分苛刻，对钻柱构件结构和材料有特殊的、严格的要求;
e.在低温地区使用的钻杆需防止低温脆断。
