近年来,高压气井频繁发生井完整性失效的事故,所以针对井完整性的套管设计研究已经是迫在眉睫。井完整性失效的形式繁多,其中井屏障失效而导致的套管事故有增无减,直接引起井的报废甚至造成环境灾难。为了保障经济、安全的生产,套管设计时需要充分考虑套管的外载与服役环境,改进套管强度设计、材质防腐措施、连接扣型密封有效性设计等,从而有效提高套管的安全性具有非常重要的意义。本文分析了套管的屏障功能,确定套管是井屏障的重要部件,对油气井的安全起到至关重要的作用。选择塔里木区块复杂深井、四川页岩气井套管失效的实例分析,通过实物模拟套管失效试验案例结果,总结套管的螺纹失效、腐蚀、磨损的机理。全面分析了井全生命周期内套管服役环境,在各种工况下所受的拉伸、内压、外挤载荷,以及磨损、腐蚀、螺纹密封性要求等对套管的影响,概括以前套管设计中因载荷作用、影响因素考虑不充分而导致套管失效的问题。在此基础上,提出三高井套管强度设计、套管材质设计、连接扣型设计等系统性设计方法。最后以某高压气井为例,利用本文的方法,完成套管柱设计,该设计获得国内专家认可,并在实践中证实设计套管安全可靠。