ENVIRONMENT AND TECHNOLOGIES

Automated control of drilling parameters in order to reduce environmental risks

Authors

  • Sergey V. Pototsky Moscow Institute of Modern Academic Education, 109129, Moscow, 11-ya Tekstilshchikov st., 7

How to cite

GOST Pototsky S. V. Automated control of drilling parameters in order to reduce environmental risks // Environmental Management Issues. 2025. Vol. 4. No. 5. P. 10-19. DOI: 10.25726/o8043-4873-6748-w
APA Pototsky, S. V. (2025). Automated control of drilling parameters in order to reduce environmental risks. Environmental Management Issues, 4(5), 10-19. https://doi.org/10.25726/o8043-4873-6748-w

Abstract

The study evaluates the effectiveness of automated monitoring of drilling parameters for reducing environmental risks and transitioning from a reactive to a proactive management model; the aim is to quantitatively confirm that integrating multichannel telemetry and predictive analytics algorithms reduces incident frequency, the magnitude of lost circulation, and the probability of kicks progressing to a critical phase. Materials and methods included processing 1-s data streams (weight on bit, rotary speed, torque, pressures, flow rates, mud properties, gas content) from MWD/LWD and surface sensors, constructing integral indicators (equivalent circulating density, mechanical specific energy, hydraulic efficiency), and a two-series quasi-experiment comparing traditional monitoring with an automated system trained on a corpus of 150 production wells from three West Siberian fields; gradient boosting, random forest, and neural network models were used for early forecasting of stuck pipe, lost circulation, and influx events at a 15-20-minute horizon, with statistical verification by Student’s t-test. The results showed a 4.07-fold reduction in borehole wall instability frequency (from 4,68 to 1,15 incidents per 1,000 m), a threefold decrease in average lost-circulation volume per incident (18,45→6,21 m³) and a twelvefold reduction in total lost circulation per 100 wells (863,2→71,4 m³); average influx detection time fell from 145,8 to 28,5 s, response time from 85,2 to 15,6 s, and the share of kicks escalating to a critical phase dropped from 7,33% to 0.67%; mechanical specific energy decreased by 19,25% (245,7→198,4 MJ/m³), and non-productive time from 18,9% to 4,2% (p 0.001). The discussion confirms that joint analysis of ECD/MSE and multivariate patterns keeps pressure within the safe window and prevents severe complications while simultaneously reducing fuel consumption and the carbon footprint; limitations concern geological representativeness and scaling, but practical effects indicate the advisability of integrating the system with BOP automation and environmental compliance procedures, as well as developing closed-loop control.

Keywords

automated drilling monitoring environmental risks predictive analytics MWD LWD kicks

Funding

The authors did not declare any external funding for this research.

References

Абдуллоев С.С. Электронная система автоматического бурения с онлайн-мониторингом параметров бурения // К вершинам познания: мат. Х Межд. науч.-прак. конф. (29 апреля 2020 г., Ноябрьск). Под ред. С.П. Зайцевой. Ноябрьск, 2020. С. 14-17.

Ахметов А.А. Повышение эффективности и экологической безопасности эксплуатации и капитального ремонта газовых скважин: дис. ... д-ра техн. наук. Новый Уренгой, 2001. 300 с.

Балаба В.И. Об оценке экологического риска использования нетоварных веществ в бурении // Нефтяное хозяйство. 2000. № 7. С. 81-83.

Бахтизин Р.Н., Никитин Б.А., Шарафиев Р.Г., Барахнина В.Б., Багаутдинов Н.Я., Ерофеев В.В., Киреев И.Р., Гильманшин Р.А., Докичев В.А., Гильмитдинов А.Д. Современные технологии обезвреживания отходов бурения: кол. моногр. Челябинск;Уфа: Сити-принт, 2015. 351 с.

Бродский С.Ф. Обеспечение экологической безопасности при использовании современных буровых установок // Большая нефть XXI века: мат. Всерос. науч.-прак. конф. 2006. С. 213-215.

Гайрабеков У.Т., Байраков И.А. Характер отрицательного воздействия отходов бурения на объекты природной среды // Мир, согласие и сотрудничество: мат. Регион. науч.-прак. конф., посв. 60-летию образования Чеченского государственного университета. 1998. С. 87-89.

Григорьев А.В. Разработка системы контроля и регулирования гидродинамического давления в стволе бурящейся скважины с целью предупреждения аварий и осложнений: дис. ... канд. техн. наук. Тюмень, 1992. 24 с.

Дегтярев Г.В. Методы и средства борьбы с нефтяным загрязнением окружающей среды // Международный сельскохозяйственный журнал. 2005. № 5. С. 58-60.

Еремин Н.А., Чащина-Семенова О.К., Черников А.Д., Архипов А.И. Экологичное бурение скважин с использованием интеллектуальной системы обработки высокочастотных данных со станций геолого-технологических измерений // Российская отраслевая энергетическая конференция: сб. мат. конф. М., 2023. С. 747-761.

Завацки С., Куликов В.В. Охрана окружающей среды при бурении геологоразведочных скважин гидрофицированными буровыми установками // Стратегия развития геологического исследования недр: настоящее и будущее (к 100-летию МГРИ-РГГРУ): мат. Межд. науч.-прак. конф. В 7 т. 2018. С. 113-114.

Кичигин Н.В. Совершенствование экологического контроля // Экологическое право. 2007. № 3. С. 21-27.

Кошелев В.Н., Силин М.А., Заворотный В.Л., Сушкова А.В., Шишков С.Н. Вопросы экологической безопасности при бурении скважин с применением буровых растворов на углеводородной основе // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2005. № 3. С. 42-45.

Лысик В.В., Скоморошко Ю.Н. Способы снижения негативного воздействия разведочного бурения на окружающую среду // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. № S15. С. 241-247.

Пашкевич М.А., Гвоздецкая М.В. Разработка методологии мониторинга экологической опасности отходов бурения // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2013. № 7. С. 317-321.

Сидиряков Е.В., Шевцов В.М. К созданию автоматизированной информационной системы экологического контроля // Экологический вестник Чувашии. 1996. № 14. С. 52-54.

Самарин И.В., Строгонов А.Ю. Модель оценки пожарной безопасности на объектах топливно-энергетического комплекса с помощью их временных характеристик на графах стратегического планирования в составе автоматизированной системы поддержки управления // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И. М. Губкина. 2018. № 4(293). С. 143-154.

Самарин И.В. Стратегическое планирование ОПК: актуальность и научно-методическое обеспечение // Стратегическая стабильность. 2013. № 2(63). С. 67-73.

Issue

Section

ENVIRONMENT AND TECHNOLOGIES

Metrics

402 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Similar Articles

1 2 3 4 5 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.