Petuchow, der über die russische und die kasachische Staatsbürgerschaft verfügt, nahm mit der kasachischen Nationalmannschaft erstmals an der Weltmeisterschaft 2018 in der Division I teil. Auch bei der Weltmeisterschaft 2019 spielte er mit dem kasachischen Nationalteam in der Division I. Der dabei errungene Aufstieg in die Top-Division konnte wegen der weltweiten COVID-19-Pandemie jedoch erst bei er Weltmeisterschaft 2021, als Petuchow mit seiner Mannschaft Platz zehn und damit das beste Ergebnis der kasachischen WM-Geschichte erreichte, wahrgenommen werden. Zudem vertrat er seine Farben bei der Olympiaqualifikation für die Winterspiele in Peking 2022.