پمپ شناور یا پمپ مستغرق (submersible pump/sub pump/electric submersible pump) یا ESP دستگاهی است که دارای یک موتور الکتریکی دارای آب‌بندی هرمتیک (hermetically sealed motor) با اتصال نزدیک به بدنه پمپ می‌باشد. کل این دستگاه در سیالی که باید پمپ شود مستغرق می‌باشد.

مزیت اصلی این نوع پمپ این است که مانع از کاویتاسیون در پمپ می‌شود. کاویتاسیون مشکلی است که به دلیل اختلاف ارتفاع بین پمپ و سطح مایع به وجود می‌آید. پمپ‌های مستغرق مایع را به سطح هل می‌دهند و در مقابل آن جت پمپ‌ها (jet pumps) قرار دارند که سیال را می‌کشند. پمپ‌های مستغرق از جت پمپ‌ها کارآمدتر هستند.

اصول کارکرد پمپ مستغرق

پمپ‌های شناور مورد استفاده در دستگاه‌های ESP، پمپ‌های سانتریفوژ چند مرحله‌ای (multistage centrifugal pumps) به حالت عمودی (vertical pumps) هستند. با این که در طول سال‌ها ویژگی‌های ساختمانی و کارکردی این پمپ‌ها به صورت پیوسته تکامل پیدا کرده، اصول اساسی کارکرد این پمپ‌ها ثابت باقی مانده است. مایعات تولید شده پس از این که تحت نیروهای بزرگ گریز از مرکز ناشی از سرعت بالای ایمپلر (impeller) قرار می‌گیرند، انرژی جنبشی خود را در دیفیوزر (diffuser) از دست می‌دهند و در آن‌جا انرژی جنبشی به فشار تبدیل می‌شود. این مکانیزم اصلی کاری پمپ‌های شعاعی (radial pumps) و پمپ‌های مختلط (mixed flow pumps) است.

محور پمپ توسط یک اتصال مکانیکی در پایین پمپ به یک جداکننده گاز (gas separator) یا محافظ (protector) متصل می‌شود. مایعات چاه از طریق یک توری ورودی وارد پمپ می‌شوند و توسط مراحل پمپ به بالا فرستاده می‌شوند. قطعات دیگر شامل بیرینگ‌های شعاعی (radial bearings) یا بوشینگ‌ها (bushings) می‌شوند که در طول محور توزیع شده و محور پمپ را در چرخش در سرعت‌های دورانی بالا محافظت می‌کند. یک بیرینگ تراست (thrust bearing) بخشی از نیروهای محوری پمپ را مهار می‌کند اما بیش‌تر این نیروها توسط بیرینگ محوری محافظ جذب می‌گردد.

کاربردهای پمپ مستغرق

پمپ‌های مستغرق در کاربردهای بسیاری یافت می‌شوند. پمپ‌های تک مرحله‌ای برای پمپاژ آب زهکشی، پمپاژ فاضلاب، پمپ‌های عمومی صنعتی و پمپاژ دوغاب استفاده می‌شوند. پمپ‌های مستغرق همچنین در فیلترهای آبگیر به کار می‌روند. پمپ‌های شناور چند مرحله‌ای به طور معمول به پایین چاه می‌روند و برای استخراج آب از چاه آب و استخراج نفت خام از چاه‌های نفت به کار می‌روند.

پمپ‌های مستغرق در کاربردهایی مانند تصفیه‌خانه‌های فاضلاب (sewage treatment plants)، پمپاژ آب دریا، پمپاژ آب‌های زیرزمینی، آتش‌نشانی (به دلیل ضد آتش بودن کابل آن)، حفاری و پمپاژ چاه نفت، حفاری چاه عمیق آب، سکوهای حفاری دریایی، لیفت مصنوعی (artificial lifts)، آب‌زدایی معدنی، سیستم‌های آبیاری و سیستم‌های آب‌رسانی (water supply systems) استفاده می‌شوند.

در زمان کار با انواع خاصی از مایعات، توجه ویژه به نوع پمپ ESP مورد نیاز است. ضد احتراق بودن پمپ‌های مورد استفاده برای مایعات قابل اشتعال یا آب با احتمال آلودگی به مایعات قابل احتراق، اهمیت زیادی دارد.

کاربرد پمپ مستغرق در چاه های نفت

پمپ‌های مستغرق در تولید نفت (oil production) برای ایجاد یک لیفت مصنوعی به نسبت کارآمد به کار می‌روند، و توانایی کار در طیف گسترده‌ای از جریان و عمق را دارا هستند. با کاهش فشار در پایین چاه (کاهش فشار در انتهای چاه و یا افت موجودی چاه) به کمک پمپاژ می‌توان نفت بسیار بیش‌تری را نسبت به تولید طبیعی از چاه تولید کرد. این پمپ‌ها معمولا دارای محرک الکتریکی هستند و به عنوان پمپ‌های مستغرق برقی (Electrical Submersible Pumps) یا ESP شناخته می‌شوند.

سیستم‌های ESP دارای تجهیزات سطحی مستقر در تاسیسات تولید همانند سکوی نفتی (oil platform) و همچنین تجهیزات زیر سطحی مستقر در ته چاه می‌باشند. اجزای سطحی شامل کنترلر موتور (motor controller)، اغلب کنترل سرعت متغیر (variable speed controller)، کابل‌های (cables) سطحی و ترانسفورماتور (transformers) هستند. اجزای زیر سطحی معمولا شامل پمپ (pump)، موتور الکتریکی (motor)، آب‌بندها (seal) و کابل (cables) هستند. گاهی یک جداکننده گاز (gas separator) نصب می‌شود.

کابل پمپ‌های مستغرق

کابل‌های پمپ شناور (submersible pump cable) برای استفاده در زمین‌های مرطوب و یا زیر آب طراحی شده‌اند و انواع مخصوص آن برای هر گونه شرایط محیطی پمپ موجود هستند.

کابل پمپ مستغرق یک محصول مخصوص برای استفاده در یک پمپ شناور در چاه عمیق و یا در شرایط مشابه سخت است. کابل مورد نیاز برای این کاربرد باید با دوام و قابل اعتماد باشد زیرا محل نصب و محیط می‌تواند به شدت خشن باشد. کابل پمپ شناور باید در آب شیرین و آب نمک استفاده شود. این کابل همچنین برای دفن مستقیم و قرار گیری در دیوار چاه مناسب است. منطقه نصب کابل پمپ شناور از لحاظ فیزیکی محدود است. تولید کنندگان کابل باید این عوامل در نظر داشته باشند و به بالاترین درجه ممکن از قابلیت اطمینان برسند.

سایز و شکل کابل پمپ شناور می‌تواند بسته به کاربرد، ابزار دقیق دستگاه و ترجیح کاربر متفاوت باشد. کابل‌های پمپ‌ها در انواع تک رسانا و چند رسانا ساخته می‌شوند و می‌توانند دارای سطح مقطع صاف یا گرد باشند. برخی از انواع کابل دارای سیم‌های کنترلی و نیز رسانای برق قدرت برای نیز موتور هستند. رساناها اغلب دارای کد رنگی شناسایی هستند و پوشش کلی کابل نیز ممکن است به صورت رنگی کد گذاری شود.