Para pakar memperkirakan terdapat ratusan ribu sumur minyak dan gas di Amerika Serikat yang tidak tercatat secara resmi atau tidak memiliki pemilik. Sumur-sumur ini berpotensi mengeluarkan bahan kimia ke dalam air dan udara, termasuk metana, gas rumah kaca yang sangat kuat.
Para peneliti telah menemukan sumur minyak dan gas yang tidak tercatat dalam catatan negara bagian dengan memanfaatkan kecerdasan buatan (AI) untuk menelusuri 45 tahun peta USGS di California dan Oklahoma. Para ahli dari berbagai laboratorium nasional sedang mengembangkan metode untuk mengonfirmasi dan mengukur emisi metana dari sumur minyak dan gas menggunakan drone dan sensor berbiaya rendah.
Dengan alat-alat ini, program oleh negara bagian dan suku asli Amerika akan dapat lebih baik mengidentifikasi, memprioritaskan, dan menyumbat sumur yang berisiko tinggi. Tersebar di seluruh Amerika Serikat adalah sisa-sisa dari hampir 170 tahun pengeboran komersial: ratusan ribu sumur minyak dan gas yang terlupakan. Sumur-sumur yatim piatu yang tidak terdokumentasi ini (UOWs) tidak tercantum dalam catatan resmi, dan mereka tidak memiliki operator yang dikenal (atau yang secara finansial mampu). Mereka sering kali tidak terlihat dan terlupakan – kombinasi yang berbahaya.
Jika sumur-sumur ini tidak disumbat dengan benar, mereka dapat membocorkan minyak dan bahan kimia ke sumber air terdekat atau mengirimkan zat beracun seperti benzena dan hidrogen sulfida ke udara. Mereka juga dapat berkontribusi pada perubahan iklim dengan memancarkan gas rumah kaca metana, yang sekitar 28 kali lebih kuat daripada karbon dioksida dalam menjebak panas di atmosfer kita dalam skala waktu seratus tahun (dengan potensi pemanasan global yang lebih tinggi dalam periode yang lebih pendek).
Untuk menemukan UOWs dan mengukur emisi metana di lapangan, peneliti menggunakan alat modern, termasuk drone, pencitraan laser, dan rangkaian sensor. Namun, Amerika Serikat yang bersebelahan mencakup lebih dari 3 juta mil persegi. Untuk lebih memprediksi di mana sumur yang tidak terdokumentasi mungkin berada, peneliti pertama-tama menggabungkan yang baru dengan yang lama: kecerdasan buatan modern (AI) dan peta topografi historis.
“AI adalah teknologi kontemporer yang berkembang pesat, tetapi tidak seharusnya hanya dikaitkan dengan sumber data modern,” kata Fabio Ciulla, seorang peneliti pascadoktoral di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley Departemen Energi (Berkeley Lab) dan penulis utama studi kasus tentang penggunaan kecerdasan buatan untuk menemukan UOWs yang diterbitkan hari ini di jurnal Environmental Science & Technology. “AI dapat meningkatkan pemahaman kita tentang masa lalu dengan mengekstraksi informasi dari data historis dalam skala yang tidak dapat dicapai beberapa tahun yang lalu. Semakin kita melangkah ke masa depan, semakin kita juga dapat menggunakan masa lalu.”
Sejak 2011, Survei Geologi Amerika Serikat telah mengunggah 190.000 pemindaian peta topografi USGS historis yang dibuat antara 1884 dan 2006. Yang penting, peta-peta ini diberi geotag, yang berarti setiap piksel sesuai dengan koordinat yang dapat dengan mudah dirujuk. Ciulla mengumpulkan peta kuadran, peta persegi panjang yang mencakup sejumlah lintang dan bujur dan dipetakan pada skala di mana satu inci mewakili 2000 kaki. Antara 1947 dan 1992, peta-peta ini juga menggunakan simbol yang konsisten untuk sumur minyak dan gas: lingkaran hitam berlubang.
“Bagi manusia, melihat lingkaran ini dan mengenalinya sangat mudah,” kata Ciulla. “Sampai baru-baru ini, ini adalah satu-satunya metode yang tersedia untuk mengekstraksi informasi dari peta-peta ini – tetapi strategi itu tidak dapat diterapkan dengan baik jika kita ingin menerapkannya pada ribuan peta. Di sinilah kecerdasan buatan berperan.”
Untuk pendekatan ini berhasil, tim peneliti Berkeley Lab perlu mengajarkan AI cara mengidentifikasi simbol yang benar di antara semua informasi visual lainnya. AI juga perlu bekerja pada peta dengan medan dan warna yang berbeda, serta peta dalam kondisi yang berbeda (lama, baru, ternoda, bersih).
Peneliti menggunakan alat digital untuk menandai sumur minyak secara manual pada hampir 100 peta dari California dan membuat set pelatihan untuk AI. Setelah diajarkan untuk menemukan lingkaran berlubang dan mengabaikan positif palsu (seperti cul-de-sacs atau simbol dengan pola melingkar, seperti angka 9 atau huruf “o”), algoritma dapat diterapkan pada peta USGS mana pun dengan simbol yang sama. Dan karena peta-peta tersebut diberi georeferensi, algoritma dapat mengambil koordinat untuk sumur minyak yang ditandai pada peta dan membandingkannya dengan koordinat untuk sumur yang terdokumentasi.
Peneliti menggunakan algoritma AI untuk menyisir empat kabupaten yang memiliki produksi minyak awal yang substansial – Los Angeles dan Kern di California, serta Osage dan Oklahoma di Oklahoma – dan menemukan 1.301 potensi sumur yatim piatu yang tidak terdokumentasi. Sejauh ini, peneliti telah memverifikasi 29 dari UOWs menggunakan citra satelit dan 15 lainnya dari survei di lapangan; investigasi tambahan di lapangan akan diperlukan untuk mengonfirmasi sumur potensial lainnya.
Upaya pemetaan dan verifikasi AI ini adalah bagian dari proyek yang lebih besar untuk menangani UOWs: Konsorsium Maju Teknologi untuk Penilaian Sumur Minyak & Gas yang Hilang (CATALOG). Program ini dipimpin oleh Laboratorium Nasional Los Alamos dan mencakup tim peneliti dari Berkeley Lab, Laboratorium Nasional Lawrence Livermore, Laboratorium Teknologi Energi Nasional, dan Laboratorium Nasional Sandia.
Ini adalah kolaborasi besar untuk mengatasi masalah yang sama luasnya: Komisi Kompak Minyak dan Gas Antarnegara memperkirakan pada tahun 2021 bahwa ada antara 310.000 dan 800.000 sumur yatim piatu yang tidak terdokumentasi di seluruh Amerika Serikat. Regulasi untuk pengeboran dan penyumbatan muncul pada waktu yang berbeda di negara bagian yang berbeda, lama setelah sumur pertama dibor. Pada tahun-tahun awal pengeboran, banyak sumur dibiarkan terbuka atau diisi dengan sumbat yang meragukan, membuat minyak, gas, air asin, atau bahan kimia dapat melarikan diri di kemudian hari. Setelah diidentifikasi, sumur dapat “disumbat dan ditinggalkan” dengan benar dengan mengisi lubang bor dengan semen, menjaga minyak keluar dari air dan metana keluar dari atmosfer.
CATALOG bertujuan untuk meningkatkan cara menemukan sumur, mendeteksi dan mengukur metana, dengan cepat menyaring sumur untuk kondisinya, menyatukan informasi dari berbagai sumber, dan memprioritaskan sumur untuk disumbat. Tujuannya adalah untuk menciptakan alat (seperti prediksi sumur AI) yang dapat digunakan di mana saja di Amerika Serikat dan cukup murah untuk diadopsi.
Di hampir 1,5 juta hektar, Osage Nation bertindak sebagai tempat uji coba untuk teknologi dan teknik CATALOG. Mitra dari Osage Nation memberikan umpan balik penting, mengevaluasi pro dan kontra dari peralatan yang digunakan di lapangan dan akurasi informasi yang dihasilkan.
Pekerjaan CATALOG untuk membangun alat untuk mengekang emisi metana dan bahaya dari sumur yatim piatu yang tidak terdokumentasi sedang berlangsung. “Kita, sebagai masyarakat, sangat menyukai energi,” kata Biraud. “Tetapi kita perlu menemukan solusi yang membatasi emisi kita. Dan bekerja dengan pemangku kepentingan lokal seperti suku asli Amerika, Layanan Hutan AS, dan Layanan Taman Nasional AS, kita melihat bahwa ini adalah salah satu cara kita dapat memiliki dampak.”
