Abstract: This article proposes a methodology for constructing an economic-environmental tradeoff curve for a rotary steerable system (RSS) based on the rate of penetration (ROP) versus CO₂ emissions per meter drilled coordinates, taking into account drilling costs and the cost of carbon. A regression analysis of field data from 25 wells revealed that the curve has a convex shape: the first 30% of emissions reduction is achieved by losing only 10% of ROP, while further reductions require a sharp slowdown in drilling. Practical recommendations include real-time data collection, the introduction of an internal carbon price, and hybrid drilling strategies.
Keywords: rotary steerable system (RSS), rate of penetration (ROP), CO₂ emissions.
Современная нефтегазовая отрасль сталкивается с противоречивым требованием: с одной стороны, необходимо минимизировать стоимость строительства скважины, что традиционно достигается увеличением механической скорости бурения (ROP, м/ч), с другой – жёстко ограничить выбросы парниковых газов, преимущественно CO₂, относящиеся к Scope 1 (прямое сжигание топлива) и Scope 2 (энергопотребление наземного оборудования). Рост ROP ведёт к повышению гидравлической мощности на долоте, увеличению нагрузки на буровые насосы и роторный стол, что, в свою очередь, повышает расход дизельного топлива или электроэнергии. Таким образом, возникает классическая задача поиска компромисса между двумя конфликтующими целями: экономической эффективностью и экологической безопасностью [1–3].
Роторные управляемые системы (RSS) заняли доминирующее положение в бурении сложных профилей благодаря способности обеспечивать высокую ROP при отличном качестве ствола и отсутствии скольжения. Однако высокие энергетические требования RSS (перепад давления до 150–200 атм, расход бурового раствора до 3000 л/мин) делают вопрос управления углеродным следом особенно острым. В отличие от традиционных забойных двигателей (PDM), где часть энергии теряется в кривом переводнике, RSS передаёт на долото практически всю механическую энергию, но за это приходится платить повышенным расходом топлива на поверхности [4].
Цель настоящей работы – построить количественную trade-off кривую в координатах «ROP – выбросы CO₂ на метр проходки» для типовой RSS-системы и на её основе определить экономически оптимальную точку, учитывающую как буровые затраты, так и стоимость углерода. Такой подход позволяет лицу, принимающему решения (буровой инженер, менеджер по устойчивому развитию), осознанно выбирать режим бурения: от агрессивного (максимальная ROP, высокие выбросы) до «зелёного» (сниженная ROP, минимальный углеродный след) в зависимости от внутренней цены на углерод [5–7].
Роторная управляемая система представляет собой комплекс забойного оборудования, обеспечивающего непрерывное вращение бурильной колонны с одновременным управлением направлением ствола. В отличие от PDM, где искривление происходит за счёт отклоняющего переводника при скольжении, в RSS отклоняющая секция интегрирована в корпус и управляется гидравлически или электромеханически. Это позволяет поддерживать вращение колонны на всей длине, исключая залипание и снижая риск прихвата [8].
References
1. Аксенов С.Г., Ирниченко О.А. Обеспечение пожарной безопасности нефтяных и газовых скважин // Экономика строительства. – 2023. – № 7. – С. 41–45.2. Янушкевич К. Норвегия начала строить подводную «Ладью» для хранения углекислого газа [Электронный ресурс] // РБК Тренды. – 2021. Режим доступа: https://trends.rbc.ru/trends/green/610041949a7947cca696ad52 (дата обращения: 21.05.2026).
3. Сургучев М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. – М.: Недра, 1985. – 308 с.
4. Muskat M. Oil Recovery — 100 percent? // Industrial & Engineering Chemistry. – 1953. – Vol. 45, Issue 7. – P. 1401–1405.
5. Stalkup F.I. Miscible Flooding Fundamentals. – Society of Petroleum Engineers, Monograph Series, 1983. – 204 p.
6. Рузин Л.М., Морозюк О.А. Методы повышения нефтеотдачи пластов: учебное пособие. – Пермь: Перм. нац. исслед. политехн. ун-т, 2014. – С. 5–8.
7. Шмаль Г.И. Проблемы при разработке трудноизвлекаемых запасов нефти в России и пути их решения // Георесурсы. – 2016. – Т. 18, № 4, ч. 1. – С. 256–260.
8. Гладков Е.А. Геологическое и гидродинамическое моделирование месторождений нефти и газа. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – С. 4–9.
9. Нургатин Р.И., Лысов Б.А. Применение 3D моделирования в нефтегазовой отрасли // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле РАЕН. – 2014. – № 1 (44). – С. 1–3.
10. Грищенко М.А., Авраменко Э.Б., Лыткин А.Э. Оценка качества запасов на основе анализа геологических неопределенностей // Нефтяное хозяйство. – 2011. – № 11. – С. 32–36.
11. Байков Н.М. Опыт повышения нефтеотдачи на месторождениях США путем закачки СО₂ // Нефтяное хозяйство. – 2012. – № 11. – С. 141–143.
12. Эдер Л.В., Проворная И.В., Филимонова И.В. Добыча и утилизация попутного нефтяного газа как направление комплексного освоения недр: роль государства и бизнеса, технологий и экологических ограничений // Бурение и нефть. – 2016. – № 10. – С. 8–15.
13. Бочаров Д.Д. Комплексная оценка инновационных проектов рационального использования попутного нефтяного газа: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М.: НИУ ВШЭ, 2011. – С. 27.
14. Брагинский О. Б. Утилизация попутного нефтяного газа - фактор рационального использования углеводородного сырья // Экономический анализ: теория и практика. 2014. №23 (374). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/utilizatsiya-poputnogo-neftyanogo-gaza-faktor-ratsionalnogo-ispolzovaniya-uglevodorodnogo-syrya (дата обращения: 21.05.2026).
15. Ваньков А., Нургалиев Р. Схема закачки водогазовой смеси в пласт с утилизацией попутного нефтяного газа // Технологии топливно-энергетического комплекса. – 2007. – № 5. – С. 63–69.