Investigation of positioning of the leakages in underwater natural gas pipelines in time and frequency selective acoustic channel

Abstract

Önemli bir enerji kaynağı olan doğalgaz genelde sualtından da geçen doğalgaz boru hatları vasıtasıyla taşınmaktadır. Sualtı doğalgaz boru hatları korozyon ve gemi, balıkçılık faaliyetleri başta olmak üzere çeşitli nedenlerden dolayı delinebilir. Bu yüzden, sızıntıların algılanması ve konumlandırılması enerji güvenirliğinin sağlanmasında ve doğal yaşamın korunmasında önemli bir role sahiptir. Bu çalışmada, sualtı doğalgaz boru hatlarındaki sızıntıların konumlandırılması için yeni bir yöntem olarak sinyal gücü tabanlı eğri uydurma yöntemi önerilmiştir. Önerilen yöntemin performansı, gerçek bir sualtı doğalgaz boru hattının parametrelerinin ve zamanla değişen (hareketli deniz yüzeyi, sualtı akıntıları vb. nedeniyle) çok yollu ikili seçici sualtı akustik kanalının kullanıldığı benzetim çalışmalarıyla analiz edilmiştir. Nümerik sonuçlar, oldukça gerçekçi olan bu zamanla değişen çok yollu sualtı akustik kanalında sızıntıların kilometrelerce uzaktan deniz dalga yüksekliği ve ortam gürültüsüne bağlı olarak düşük hatalarla konumlandırılabileceği gösterilmiştir. Natural gas, which is an important energy source, is generally transported through natural gas pipelines that also pass through underwater. Underwater natural gas pipelines can be punctured for various reasons, especially for corrosion and shipping, fishing activities. Thus, detection and localization of the leakages has a crucial role in ensuring energy reliability and preserving the natural life. In this study, a novel signal strength based curve fitting method was proposed for positioning the leakages in the underwater natural gas pipelines. The performance of this method was analyzed by simulation studies using the parameters of a real life underwater natural gas pipeline and a time-varying (because of moving sea surface, underwater currents etc.) multipath doubly selective underwater acoustic channel. Numerical results show that for this time-varying multipath underwater acoustic channel, which is quite realistic, leakages can be positioned with low errors from kilometers away depending on the ambient noise and the sea wave height.