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

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
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 3 4 5 > >> 

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