Overview of Modern Leak Detection Methods for Pipelines

Authors

  • Yurii Bezghachniuk Department of Computer Systems and Networks, Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, Ukraine https://orcid.org/0009-0007-9072-908X
  • Lidiia Shtaier Department of Information and Telecommunication Technology and Systems, Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-1013-9869

DOI:

https://doi.org/10.46299/j.isjea.20240303.04

Keywords:

Leakage Control, Pipeline, Technical Condition, Methods of Leakage Control, Signal Processing

Abstract

The control of leaks in pipelines remains a significant issue in pipeline transportation. Despite numerous efforts in this direction, the statistics of accidents occurring on gas, oil, and product pipelines are alarming. Existing leak detection methods and systems are either costly to implement or lack sufficient sensitivity to detect potential leaks, especially "small" ones. The primary criteria for selecting a method and, consequently, the system implementing it, include the pipeline material, accessibility, the ability to monitor the pipeline's condition, and leak localization accuracy. This paper presents an analysis of the current state of leak detection methods and the systems implementing them. Popular leak detection systems often combine multiple control methods to improve the accuracy of the control results, such as the PipePatrol leak detection system, which integrates real-time dynamic modeling technology (mass balance leak detection method) with a patented leak pattern recognition module. However, such an approach is not universal, especially when there are changes in transportation conditions accompanied by local pressure and flow rate changes. Promising leak detection methods that are independent of the transported substance include acoustic monitoring methods, which involve creating test acoustic waves in the transported medium and recording reflected waves from pipeline irregularities. The characteristics of the most common methods and systems are provided, along with their limitations in usage. A promising direction for further research is identified, focusing on ensuring effective pipeline condition monitoring by expanding the informative components of diagnostic signals in the acoustic leak detection method from pipelines.

References

Дорошенко, Я. В. (2020). Моделювання витікань газу з газопроводів в аварійних ситуаціях. Вісник Вінницького політехнічного інституту, (3), 22-28.

Korlapati, N. V. S., Khan, F., Noor, Q., Mirza S. & Vaddiraju S. (2022). Review and analysis of pipeline leak detection methods. Journal of Pipeline Science and Engineering, (2), 1-12. https://doi.org/10.1016/j.jpse.2022.100074. Вилучено із https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667143322000464?via%3Dihub

Болонний, В. Т. (2020). Зміна режимних параметрів магістральних нафтопроводів в умовах розгерметизації. Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ, (74), 26-35.

Вакалюк, Я. І. & Карпаш, О. М. (2013). Вибір методу визначення місць витоків газу з підземних газопроводів. Методи та прилади контролю якості, (30), 55-63.

Заміховський, Л. М. & Штаєр Л. О. (2013). Контроль витоків з магістральних та технологічних трубопроводів. Івано-Франківськ : ІФНТУНГ.

PipePatrol Leak Detection. Pipeline Management Solutions For Liquid, Gas And Multiproduct Pipelines, On- And Offshore. (2024). Вилучено з https://pipeline-management.com/leak-detection/

Заміховський, Л. М., Ровінський В. А. & Штаєр Л. О. (2008). Спосіб локалізації місця витоку речовини з трубопроводу та система для його здійснення (Пат. 83290 Україна, МПК G 01 N 29/04, G 01 M 3/24), (12). Вилучено з https://uapatents.com/4-83290-sposib-lokalizaci-miscya-vitoku-rechovini-z-truboprovodu-ta-sistema-dlya-jjogo-zdijjsnennya.html

Enigma. Цифрова система виявлення і локалізації витоків. (2024). Вилучено з https://geo-laser.com.ua/ua/index.php?route=product/product&path=14&product_id=243

Linjile, A., Younis, M., Kim, S.-.J. & Lee, S. (2019). Exploiting multi-modal sensing for increased detection fidelity of pipeline leakage. In: Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conference ASME 2019 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. IDETC-CIE 2019, Anaheim, CA, United States.

Wang, F., Lin, W., Liu, Z., Wu, S. & Qiu, X. (2017). Pipeline Leak Detection by Using Time-Domain Statistical Features. IEEE Sens. J. 17 (19), 6431–6442. doi: 10.1109/JSEN.2017.2740220 .

Kousiopoulos, G.-.P., Kampelopoulos, D., Karagiorgos, N., Papastavrou, G.-.N., Konstantakos, V. & Nikolaidis, S. (2022). Acoustic leak localization method for pipelines in high-noise environment using time-frequency signal segmentation. IEEE Trans. Instrum. Meas. 71. doi: 10.1109/TIM.2022.3150864 .

Yilmaz, Y. (2021). New rupture detection data mining algorithms for crude oil pipelines. PSIG Annual Meeting. Вилучено з: https://onepetro.org/PSIGAM/proceedings-abstract/PSIG21/All-PSIG21/463590

Мельничук, С. І. & Козленко, М. І. (2007) Спосіб передавання та приймання інформації (Пат. 81017 Україна, МПК(2006) Н04В1/69), (19). Вилучено з: https://uapatents.com/2-81017-sposib-peredavannya-ta-prijjmannya-informaci.html

Мельничук, С. І. & Федоришин, М. Г. (2009). Спосіб розпізнавання дискретних сигналів (Пат. 88641 Україна, МПК(2009) G06K 9/00, G06F 19/00), (21). Вилучено з: https://uapatents.com/3-88641-sposib-rozpiznavannya-diskretnikh-signaliv.html

Мельничук, С. І. & Василик, В. М. (2011). Можливості використання оцінок ентропії при опрацюванні сигналів в інформаційних діагностичних системах. Вісник Хмельницького національного університету. (177), 175-179.

Published

2024-06-01

How to Cite

Bezghachniuk, Y., & Shtaier, L. (2024). Overview of Modern Leak Detection Methods for Pipelines. International Science Journal of Engineering & Agriculture, 3(3), 43–50. https://doi.org/10.46299/j.isjea.20240303.04