Для осуществления проверочного расчета бурильной колонны на прочность, необходимо знать напряжения, действующие в любом сечении бурильной колонны. Напряжения, возникающие в бурильной колонне, рассчитываются приближенно, так как колонна не является стержнем постоянного сечения из-за наличия высаженных концов на трубах и соединительных элементов.
При вращательном бурении скважин любого назначения бурильная колонна подвергается воздействию различных статических и динамических нагрузок. Так, при бурении скважины с вращающейся бурильной колонной на нее действуют следующие нагрузки: осевая сила расгяжения от собственного веса колонны, осевая сила сжатия, создаваемая весом части колонны; за счет изгибающего момента от действия центробежных сил при вращении колонны и крутящего момента, необходимого для непрерывного вращения колонны.
Изгибающие напряжения носят переменный характер, и зависит от осевой нагрузки, частоты вращения, диаметра труб и скважины, кривизны ее ствола и др. Под действием крутящего момента возникают касательные напряжения, которые в бурильной колонне возрастают от забоя к устью скважины.
При бурении с помощью забойных двигателей на бурильную колонну действуют кроме осевых сил растяжения от собственного веса и сжатия еще и дополнительные нагрузки от перепада давления в забойном двигателе и момент, прикладываемый к колонне для ее периодического проворачивания и др.
Кроме перечисленных статических напряжений растяжений (σр), сжатия (σсж) и касательных (τ) на бурильную колонну действуют переменные: касательные в результате действия крутильных колебаний и напряжения растяжения - сжатия в результате продольных колебаний бурильной колонны.
Следует учитывать также, что в процессе бурения скважины происходит разработка ее ствола, изменяется профиль сечения, а следовательно, изменяются и действующие силы в одном сечении колонны. Расчет осложняется также необходимостью учета сил трения и других неучтенных факторов, которые компенсируются опытными коэффициентами запаса.
