PROCESSES AND PHENOMENA

Application of unmanned technologies in the development of offshore fields and their role in reducing anthropogenic pressure on marine ecosystems while maintaining comparable production efficiency

Authors

  • Dmitry M. Polennikov Moscow Institute of Modern Academic Education, 115191, Moscow, 2-nd Roshchinsky proezd, 8
  • Yana N. Lozovskaya National University of Science and Technology MISIS, 119049, Moscow, Leninsky avenue, 4

How to cite

GOST Polennikov D. M., Lozovskaya Y. N. Application of unmanned technologies in the development of offshore fields and their role in reducing anthropogenic pressure on marine ecosystems while maintaining comparable production efficiency // Academic Research Journal. 2025. Vol. 3. No. 11. P. 20-30. DOI: 10.25726/i9772-0803-5028-t
APA Polennikov, D. M. & Lozovskaya, Y. N. (2025). Application of unmanned technologies in the development of offshore fields and their role in reducing anthropogenic pressure on marine ecosystems while maintaining comparable production efficiency. Academic Research Journal, 3(11), 20-30. https://doi.org/10.25726/i9772-0803-5028-t

Abstract

The study focuses on a comparative assessment of unmanned technologies for developing offshore fields and traditional ice-resistant platforms in terms of production efficiency, environmental impact, and industrial safety, considering the growing share of projects in Arctic and subarctic waters and the high sensitivity of marine ecosystems to anthropogenic effects. The goal is to quantitatively demonstrate whether comparable production efficiency can be achieved while radically reducing environmental impact and accident risks. Materials and methods include a systemic analysis of 15 projects from 2000–2023, environmental impact assessments and feasibility studies, stochastic simulation modeling of two scenarios — a traditional ice-resistant platform (IRP) and an unmanned subsea production complex (SPC) — in MATLAB/Simulink, evaluation according to the "production–ecology–risks–economics" framework, use of the weighted coefficients method for integrating heterogeneous effects, fault tree analysis to assess the probability of major spills, as well as correlation–regression and variance analyses to verify the significance of differences. Results show that with a minor reduction in average daily oil and gas production by 4–5%, the SPC demonstrates higher process stability (operability coefficient 0.96 versus 0.91) and a 23.76% reduction in unit cost through the elimination of personnel life-support expenses and energy optimization. Environmental effects are systemic: drilling waste discharge volume decreases by 80.0%, industrial wastewater by 87.83%, noise levels by 40.91%, and direct carbon footprint by 69.01%, achieved through closed-loop systems, elimination of flaring, and minimizing vessel activity in the production zone. Safety improves significantly: human-factor incidents decrease by 98.41%, the integral probability of a major spill more than 1000 t by 85.71%, and average response time shortens from 45.5 to 5.2 minutes due to a distributed sensor network and automatic localization protocols. Economically, the SPC has higher CAPEX +30,05% but dramatically lower OPEX −73.32% , ensuring a 35.68% increase in NPV and a 12.77% reduction in payback period; sensitivity analysis confirms the robustness of this advantage down to a price scenario of 40–45 USD/barrel. The discussion identifies key effect drivers (human factor elimination, subsea placement, energy efficiency) and limitations (communication, fault tolerance, regulatory framework), as well as outlines further development through AI integration for predictive maintenance and standardization of communication infrastructure. Conclusion: unmanned technologies shape a strategically sustainable paradigm for offshore development, combining comparable productivity with multiple reductions in environmental and accident risks and increased investment appeal.

Keywords

unmanned technologies subsea production complex offshore fields environmental impact economic efficiency

References

Алдохина Е.Г. Совершенствование механизма налогового стимулирования объектов природопользования на примере месторождений, находящихся на континентальном шельфе // VIII Экономические чтения. Материалы научно-практической конференции, посвященной 110-летию экономического образования в Сибири и 45-летию экономического факультета ТГУ. Ответственный редактор Г.С. Бельская. 2009. С. 152-154.

Быков А.В. Внедрение ресурсосберегающих технологий основной фактор повышения производительности и темпов сооружения капитальных горных выработок // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. № 1. С. 206-212.

Вильчек Г.Е., Тишков А.А., Вайсфельд М.А., Волкова И.В., Логинов А.Р. Стратегическая экологическая оценка как инструмент оптимизации нефтегазовых проектов на шельфе // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2012. № 5. С. 7-26.

Воробьев А.Е., Соколов И.В. Об экологическом воздействии ресурсовоспроизводящих техногенных месторождений // Естественные и технические науки. 2008. № 1 (33). С. 136-137.

Галченко Ю.П., Сабянин Г.В., Михайлов Ю.В. Экологическая и экономическая эффективность применения льдопородной закладки при подземной разработке месторождений в криолитозоне // Экологические системы и приборы. 2005. № 5. С. 28-31.

Денекин И.А. Перспективы освоения шельфовых месторождений // Технологический форсайт 2.0. сборник статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. 2016. С. 21-24.

Дмитриевский А.Н., Басниев К.С., Седых А.Д., Жиденко Г.Г., Сидоров В.А. Снижение техногенной нагрузки на недра и окружающую среду при освоении месторождений // Газовая промышленность. 2000. № 4. С. 45-48.

Дробаденко В.П., Малухин Н.Г., Вильмис А.Л., Щемеров А.А. Технология и технические средства для освоения прибрежно-морских шельфовых месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2013. № 5. С. 58-61.

Зенков Д.Ю. Наиболее эффективные способы добычи нефти в условиях морских месторождений // Севергеоэкотех-2016. Материалы XVII Международной молодежной научной конференции. В 6-ти частях. 2016. С. 69-74.

Корзун О.А., Лакин Д.А. Эффективные технологии разработки месторождений арктического шельфа // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2010. № S2. С. 111-113.

Линьков Я.Е., Кисляков В.Е., Катышев П.В. Обоснования технологии освоения континентального шельфа автономные подводные добычные комплексы в условиях отрицательных температур // Ресурсосберегающие технологии в минерально-индустриальном мегакомплексе в условиях устойчивого развития экономики. сборник трудов Международной научно-практической конференции. Алматы. 2024. С. 193-195.

Макаренко Г.Л., Тимофеев А.Е., Яконовская Т.Б. Перспективы комплексного освоения торфяных месторождений (экологический, технологический и экономический аспекты) // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2010. № 10. С. 265-272.

Мараков Д.А. Освоение шельфовых месторождений с применением горизонтальных скважин // Молодежная наука нефтегазовому комплексу. Тезисы докладов научной конференции аспирантов, молодых преподавателей и сотрудников вузов и научных организаций. 2004. С. 29.

Мирзоев Д.А., Ибрагимов И.Э., Архипова О.Л., Дмитриенко Н.А., Караев И.П. Технико-технологические особенности освоения нефтегазовых ресурсов континентального шельфа // Гидротехника. 2021. № 4 (65). С. 10-14.

Миронюк С.Г. Подводные добычные комплексы экологически безопасное направление добычи углеводородов на шельфе // Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр. Материалы XIV Международной конференции. 2015. С. 50-52.

Issue

Section

PROCESSES AND PHENOMENA

Metrics

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

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 3 4 5 6 7 > >> 

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