INFORMATION AND MANAGEMENT

Economic efficiency of the introduction of digital twins in the oil and gas industry

Authors

  • Rafael A. Izmailov Moscow Institute of Modern Academic Education, 115191, Moscow, Gamsonovsky per., 2, bldg. 1

How to cite

GOST Izmailov R. A. Economic efficiency of the introduction of digital twins in the oil and gas industry // Environmental Management Issues. 2025. Vol. 4. No. 7. P. 62-71. DOI: 10.25726/e4996-7432-6042-e
APA Izmailov, R. A. (2025). Economic efficiency of the introduction of digital twins in the oil and gas industry. Environmental Management Issues, 4(7), 62-71. https://doi.org/10.25726/e4996-7432-6042-e

Abstract

The article evaluates the economic efficiency of implementing digital twins in oil and gas production and addresses whether integrated digital models create sustained added value across the entire asset lifecycle amid market volatility and tightening environmental requirements; the aim is to develop and validate a methodological approach for calculating the total effect (CAPEX, OPEX, revenue) and the integral financial metrics of investment projects. Materials and methods include analysis of de-identified operational and financial data from five vertically integrated companies for 2018-2023, benchmarking against public reports and reviews, as well as econometric and DCF modeling with calculation of NPV, IRR, DPP, and PI; regression models were used to identify relationships between digital twin integration depth and changes in key KPIs, alongside sensitivity analysis to oil prices, license costs, and inflation. The results show that applying digital twins at the FEED and detailed design stages reduces CAPEX by 6,7-9,5% (maximally on offshore platforms) through clash detection, layout optimization, and fewer reworks; in operations, cumulative OPEX decreases by up to 16,42% by year five, driven primarily by the shift to predictive maintenance and repair (-23,9% from baseline) and lower energy consumption (-11,3%). Production effects are expressed in a 54,7% reduction in unplanned downtime, a 7.6 pp increase in OEE, and a 5,0% rise in annual production without additional capacity. Integrated financial metrics for a typical field (15-year horizon, 12% discount rate) were: NPV $82,45 million, IRR 24,6%, discounted payback period 4,8 years, PI 1,78; stress testing confirmed NPV > 0 at -20% oil price or +30% implementation costs. The discussion emphasizes the synergistic nature of the effect (CAPEX+OPEX+productivity) and the strategic value of digital twins as a tool for enhancing competitiveness, recommending scaling to comprehensive asset models and integration with AI for autonomous control.

Keywords

digital twin economic efficiency CAPEX and OPEX oil and gas industry NPV and IRR

References

Артяков В.В., Грошева П.Ю., Чурсин А.А., Юдин А.В. Цифровой двойник монопродуктового предприятия как инструмент его эффективного развития // Горизонты экономики. 2023. № 3(76). С. 95-102.

Ботвинко Д.А., Бурдюкова А.А., Шестаков З.Д. Цифровые двойники как инструмент оптимизации промышленных производственных процессов // Журнал технических исследований. 2025. Т. 11. № 1. С. 43-48.

Войтенков Е.В. Опыт разработки и внедрения на базе ПО АЭРОСИМ цифровых двойников на объекте добычи газа и конденсата и эффектов от его внедрения на примере Добринского месторождения // PROнефть. Профессионально о нефти. 2025. Т. 10. № 1(35). С. 132-135.

Воропаев П.В. Цифровые двойники как инструмент повышения экономической эффективности на предприятиях РФ // Инновации и инвестиции. 2025. № 3. С. 168-170.

Дунина А.А. Цифровые двойники на производстве как одно из направлений цифровой трансформации экономики // Стратегии бизнеса. 2022. Т. 10. № 5. С. 114-116.

Крылов А. Применение цифровых двойников в нефтегазовой отрасли // САПР и графика. 2022. № 3(305). С. 14-17.

Липовка М.В., Тернов А.М. Применение цифрового двойника в нефтегазовой отрасли // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР. 2023. № 1-2. С. 142-143.

Милков М.Л. Не верь данным на слово: риски внедрения цифровых двойников на производстве // ИТ Арктика. 2025. № 2. С. 57-64.

Митрофанов Д.Ю., Перерва О.Л. Оптимизация производственных процессов с использованием цифровых двойников // Экономика и предпринимательство. 2023. № 9(158). С. 884-888.

Натальсон А.В. Основные проблемы внедрения цифровых двойников в промышленность // Экономика и управление: проблемы, решения. 2024. Т. 8. № 5(146). С. 65-70.

Натальсон А.В. Оценка экономической эффективности внедрения цифровых двойников // Экономика и предпринимательство. 2024. № 6(167). С. 1359-1362.

Орысюк Д.А., Коновалова В.С. Аспекты применения цифровых двойников изделий // Молодые ученые развитию Национальной технологической инициативы (ПОИСК). 2023. № 1. С. 385-386.

Подборнова Е.С. Влияние цифровых двойников на оптимизацию бизнес-процессов промышленных предприятий // Вестник Самарского университета. Экономика и управление. 2024. Т. 15. № 4. С. 177-186.

Пуртов И.А. Цифровые двойники в нефтегазовой отрасли: повышение эффективности добычи и оптимизация процессов // Ашировские чтения. 2025. Т. 1. № 1(17). С. 80-86.

Русскин В.Д., Сафонова Т.В. Использование цифровых двойников в крупном производстве // Информационные технологии и системы: управление, экономика, транспорт, право. 2022. № 3(43). С. 51-57.

Issue

Section

INFORMATION AND MANAGEMENT
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 3 4 5 6 7 8 > >> 

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