BR112012014518B1

BR112012014518B1 - Dispositivo de módulo de liberação para fixação de uma coluna de tubos

Info

Publication number: BR112012014518B1
Application number: BR112012014518-5A
Authority: BR
Inventors: Kenneth Skinnes
Original assignee: Wellpartner As
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2019-07-02
Also published as: GB2489137A; AU2010332372B2; US20120267117A1; NO20093519A1; BR112012014518A8; NO332769B1; AU2010332372C1; DK179254B1; US9322226B2; NO332769B2; GB2489137B; DK201270335A1; GB201210545D0; DK201270335A8; WO2011074984A1; BR112012014518A2; AU2010332372A1; CA2784722A1; CA2784722C

Abstract

dispositivo para um conector de segurança para uma suspensão de coluna de tubos. descreve-se um dispositivo para um módulo de liberação (4), para fixação de uma coluna de tubos (3) em uma unidade de suporte de carga, com compensação de esforço (2), disposta em uma instalação flutuante (1), na qual duas ou mais unidades de cilindros hidráulicos (41a, 41b, ...,41n) formam uma conexão extensível, entre a unidade de suporte de carga, com compensação de esforço (2) e uma parte da coluna de tubos (3).

Description

SITIVO DE MÓDULO DE LIBERAÇÃO PARA FIXAÇÃO DE UMA COLUNA DE TUBOS.

[001] Descreve-se um dispositivo para um módulo de liberação para fixação de uma coluna de tubos em uma unidade portadora de carga, com compensação de esforço, disposta em uma instalação flutuante, mais particularmente, pelo fato de que duas ou mais unidades de cilindros hidráulicos formam uma conexão extensível entre a unidade portadora de carga, com compensação de esforço e uma parte da coluna de tubos.

[002] O trabalho em um poço, tal como um poço de óleo ou gás, de uma instalação flutuante (a seguir também chamada sonda), equipamento orientado para baixo no sentido do poço é, via de regra, ligado à sonda por alguma forma de compensador de esforço, para impedir que o equipamento do poço se movimente na direção vertical, em linha com o movimento de esforço induzido por corrente ou onda da sonda.

[003] Por uso de um denominado tubo ascendente operacional, em combinação com um acionamento de topo, o tubo ascendente operacional é suspenso do acionamento de topo por meio de ligações (alças) de suspensão rígidas. O compensador de esforço do acionamento de topo funciona, desse modo, como o compensador de esforço do tubo ascendente operacional. Para impedir que o tubo ascendente operacional seja quebrado, no caso de falha do compensador de esforço, uma denominada ligação fraca, isto é, uma unidade enfraquecida, é interligada na suspensão. Esse elemento é, de acordo com a técnica anterior, feito, frequentemente com algum tipo de dispositivo de pino de cisalhamento, que, quando quebra, libera o tubo operacional do acionamento de topo. A deficiência com esses dispositivos é que os componentes parcialmente pesados podem soltar e, desse

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2/11 modo, cair no convés, ferindo o pessoal que está nele.

[004] Também, em suspensões com compensação de esforço de outros tipos de colunas de tubos, a falha no compensador de esforço conectado pode criar os mesmos problemas descritos acima.

[005] O objeto da invenção é remediar ou reduzir pelo menos uma das desvantagens da técnica anterior, ou pelo menos proporcionar uma alternativa útil para a técnica anterior.

[006] O objeto é atingido pelos aspectos descritos na descrição apresentada abaixo e nas reivindicações subsequentes.

[007] Entre uma unidade de compensação de esforço, de suporte de carga, tal como um acionamento de topo, e uma coluna de tubos, proporcionam-se pelo menos duas unidades de cilindros hidráulicos de ação única, em uma maneira tal que uma extremidade de cilindro voltada para cima seja conectada ao acionamento de topo, enquanto a coluna de tubos é conectada a uma haste de pistão, estendendo-se de uma extremidade de cilindro voltada para baixo. Uma pressão hidráulica por um orifício de fluido, na dita extremidade de cilindro voltada para baixo, faz com que um pistão de cilindro empurre a haste de pistão no cilindro. O orifício de fluido fica, de preferência, em comunicação fluida com um acumulador de pressão. Esse é posicionado, de preferência, distante dos cilindros hidráulicos por razões de segurança, por exemplo, em um piso de perfuração adjacente, mas uma posição bem vizinha aos cilindros hidráulicos pode ser considerada. O acumulador de pressão é, de preferência, proporcionado como um corpo cilíndrico, comprido, alternativamente vários corpos cilíndricos conectados em paralelo por meio de uma derivação de acumulador. Uma parede de acumulador móvel, por exemplo, formada como um pistão flutuante, forma uma divisão entre uma câmara de fluido hidráulico, em comunicação fluida com um espaço de haste de pistão, no cilindro hidráulico, por meio de um circuito de fluido hidráulico, e uma câmara de gás rePetição 870190021252, de 01/03/2019, pág. 6/22

3/11 tendo um gás pressurizado. A câmara de gás fica em comunicação fluida com um reservatório de gás, tal como uma bateria de cilindros de gás, por meio de uma linha fluida de acumulador.

[008] O volume operacional da unidade de acumulador, isto é, o volume que a câmara de gás e a câmara de fluido hidráulico, respectivamente, podem reter, excede, de preferência, o volume operacional coletado em todas as unidades de cilindros hidráulicos. Desse modo, as unidades de cilindros hidráulicos podem ser capazes de se movimentar nos seus comprimentos integrais, sem que sejam limitadas pela faixa operacional da unidade de acumulador.

[009] O circuito de fluido hidráulico é dotado, de preferência, com uma primeira linha de fluido comum, estendendo-se da unidade de acumulador a uma área próxima ao acionamento de topo, na qual uma derivação é conectada a linhas de fluido secundárias, separadas, cada uma delas sendo orientada e conectada a uma unidade de cilindro hidráulico.

[0010] O circuito de fluido hidráulico é dotado, de preferência, com uma válvula de segurança, disposta no orifício de fluido da unidade de cilindro hidráulico. A válvula de segurança é disposta para que seja capaz de manter o circuito de fluido hidráulico fechado, isto é, fechar a comunicação fluida entre a unidade de cilindro hidráulico e a unidade de acumulador, desde que a pressão na unidade de cilindro hidráulico esteja dentro de limites definidos. Se a pressão exceder o dito limite, a válvula de segurança abre, de modo que o fluido hidráulico seja drenado pelo circuito de fluido hidráulico para a unidade de acumulador. Isso pode ser capaz de impedir uma tensão muito alta na coluna de tubos. De outro modo, uma queda de pressão, abaixo de um limite inferior, vai proporcionar a abertura da válvula de segurança, e um aumento de pressão faz com que a coluna de tubos fique esticada e uma curvatura é evitada.

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4/11 [0011] Uma entrada de fluido hidráulico na unidade de acumulador é proporcionada vantajosamente com uma válvula de parada, disposta para que seja possível fechar a entrada de fluido hidráulico, em uma queda de pressão repentina no circuito de fluido hidráulico, por exemplo, quando da ruptura da linha de fluido hidráulico. A descarga de fluido hidráulico retida na unidade de acumulador é, desse modo, impedida.

[0012] Finalmente, cada unidade de cilindro hidráulico é dotada, de preferência, com uma trava mecânica de pistão, que, por razões de segurança, deve ser capaz de travar uma haste de pistão inteiramente retraída no cilindro, e, desse modo, ser capaz de conduzir uma maior carga do que pode ser feito com uma pressão hidráulica operacional preferida, na unidade de cilindro hidráulico. A trava de pistão é dotada, vantajosamente, com um atuador de trava operado remoto, tal como sendo operado hidraulicamente.

[0013] As linhas de fluido hidráulico e de acumulador são instaladas entre a unidade de cilindro hidráulico e o reservatório de gás, com a intenção de ser de uma maneira adequada. Em uma concretização da invenção, uma das ditas linhas é introduzida em uma linha de fluido de perfuração por meio de um obturador hermético a fluido, disposto em uma ramificação da linha de fluido de perfuração, que, em uma parte de extremidade, é conectado ao acionamento de topo. A ramificação é disposta em um local adequado, distante do acionamento de topo. A dita linha é disposta, desse modo, protegida na linha de fluido de perfuração, até uma saída de fluido de perfuração, disposta no acionamento de topo, onde é conectada à derivação de linha de pressão mencionada previamente.

[0014] Por meio dessa disposição é obtida a vantagem de proporcionar uma conexão entre a coluna de tubos e o seu compensador de esforço, quando uma sobrecarga da coluna de tubos, na forma de uma

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5/11 tensão excessiva ou queda de içamento, devido à falha do compensador de esforço, é enviada à válvula de segurança da unidade de cilindro hidráulico, reduzindo, respectivamente, aumentando a pressão operacional na unidade de cilindro hidráulico. Desse modo, o acionamento de topo, que, devido à queda no compensador de esforço, segue o movimento de compensação da sonda, pode ser movimentado relativamente à coluna de tubos, na medida em que a haste de pistão é deixada movimentar-se no cilindro hidráulico, de modo que a coluna de tubos se mantenha estacionária, relativa ao poço, desde que o movimento de compensação esteja dentro do curso do cilindro hidráulico. [0015] Mais particularmente, a invenção se refere a um dispositivo para um módulo de liberação, para fixação de uma coluna de tubos em uma unidade de suporte de carga, com compensação de esforço, disposta em uma instalação flutuante, caracterizado pelo fato de que uma ou mais unidades de cilindros hidráulicos formam uma conexão extensível, entre a unidade de suporte de carga, com compensação de esforço e uma parte da coluna de tubos.

[0016] Uma haste de pistão pode se projetar de uma extremidade de cilindro voltada para baixo.

[0017] As unidades de cilindros hidráulicos podem ser presas desprendidamente na coluna de tubos por meio de uma braçadeira de tubo.

[0018] A unidade de cilindro hidráulico pode ser disposta para que seja capaz de puxar a braçadeira de tubo no sentido da unidade de suporte de carga, com compensação de esforço.

[0019] A unidade de cilindro hidráulico pode ser, em uma maneira de comunicação fluida, conectada a uma unidade de acumulador por meio de um circuito de fluido hidráulico.

[0020] O circuito de fluido hidráulico pode compreender uma válvula de segurança.

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6/11 [0021] O circuito de fluido hidráulico pode compreender uma válvula de segurança, disposta para que seja possível abrir a comunicação fluida hidráulica, entre as unidades de cilindros e a unidade de acumulador, quando uma pressão hidráulica de fluido excede um limite superior ou cai abaixo de um limite inferior.

[0022] A unidade de acumulador pode ser dotada com pelo menos um alojamento de acumulador cilíndrico, no qual um pistão flutuante forma uma parede móvel, entre uma câmara de fluido hidráulico e uma câmara de gás, e em que o volume operacional da unidade de acumulador é pelo menos tão grande quanto a soma dos volumes operacionais das unidades de cilindros hidráulicos.

[0023] A câmara de gás da unidade de acumulador pode ser, em uma maneira de comunicação fluida, conectada a um reservatório de gás pressurizado.

[0024] A unidade de suporte de carga, com compensação de esforço pode ser um acionamento de topo.

[0025] Uma linha de fluido de perfuração, disposta para comunicação fluida com uma saída de fluido de perfuração, disposta no acionamento de topo, pode encerrar pelo menos uma parte de uma ou mais linhas de fluidos hidráulico e de acumulador, formando uma comunicação entre a unidade de cilindro hidráulico e um reservatório de gás pressurizado.

[0026] Uma linha de fluido hidráulico pode ser levada por uma ramificação e para a linha de líquido de perfuração e a uma derivação de linha hidráulica, disposta na saída de fluido de perfuração do acionamento de topo.

[0027] O circuito de fluido hidráulico pode ser dotado com uma válvula de parada, disposta para que seja possível fechar uma entrada de fluido hidráulico na unidade de acumulador, a uma queda de pressão repentina no circuito de fluido hidráulico.

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7/11 [0028] A unidade de cilindro pode ser dotada com uma trava de pistão, disposta para que seja capaz de reter mecanicamente uma haste de pistão, firme em um aperto liberável, quando a haste de pistão está em uma posição retraída.

[0029] A coluna de tubos pode ser um tubo ascendente operacional.

[0030] Descreve-se a seguir um exemplo de uma concretização preferida, ilustrada nos desenhos em anexo, em que:

a Figura 1 mostra uma vista inicial de um módulo de liberação, de acordo com a invenção, proporcionado como uma suspensão de um tubo ascendente operacional em um acionamento de topo; e a Figura 2 mostra, em uma maior escala, uma seção de uma concretização alternativa da invenção, na qual uma linha de fluido hidráulico é estendida até o acionamento de topo, por meio de uma parte de uma linha de fluido de perfuração.

[0031] A seguir, a presente invenção é descrita em relação a um acionamento de topo, mas a invenção pode ser relacionada a qualquer unidade de suporte de carga dotada com compensação de esforço, e disposta em uma área em uma instalação flutuante, na qual são conduzidas operações de perfuração.

[0032] Nas figuras, o número de referência 1 indica a instalação flutuante, por exemplo, uma sonda de perfuração flutuante. Um acionamento de topo 2 é disposto de uma maneira conhecida de per si, conectado a uma linha de fluido de perfuração 21, tendo uma saída de fluido de perfuração 211 no acionamento de topo 2, para suprir fluido de perfuração a uma coluna de perfuração (não mostrada). Para impedir que a sonda 1 transfira movimentos de compensação ao acionamento de topo 2 e ao equipamento conectado, o acionamento de topo 2 é suspenso em um compensador de esforço 22, de uma maneira conhecida de per si.

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8/11 [0033] Uma coluna de tubos 3, mostrada aqui como um tubo ascendente operacional, é para uma operação conveniente suspensa no acionamento de topo 2, para que, por meio do seu compensador de esforço 22, seja capaz de reter uma ferramenta conectada ao furo (não mostrada), em uma posição desejada, em um furo de sonda (não mostrado). Uma braçadeira de tubo 44 é presa desprendidamente em uma parte do tubo ascendente operacional 3, e um módulo de liberação 4 se estende das partes de acoplamento adequadas na braçadeira 44 a uma parte de suspensão no acionamento de topo 2.

[0034] O módulo de liberação 4 é dotado com várias unidades de cilindros de ação única, hidráulicas, pendentes 41a, 41b, ..., 41n, nesse caso são mostradas duas, 41a, 41b, em que uma primeira extremidade de cilindro 411 forma uma parte extremidade fechada na parte superior de um cilindro 413, e proporciona uma fixação de cilindro 412, disposta para conexão pivotante no acionamento de topo 2. Na parte extremidade oposta do cilindro 413, uma haste de pistão 416 se projeta de uma segunda extremidade de cilindro 414. Em uma parte de extremidade da haste de pistão 416, um pistão 415 é preso, que, em uma maneira firme fluida, forma um volume máximo V1a, V1b, ..., V1n, e que, por meio de um orifício de fluido 418 e um circuito de fluido hidráulico 42, fica em comunicação fluida com uma unidade de acumulador 43. O orifício de fluido 418 é disposto na segunda extremidade de cilindro 414.

[0035] Cada unidade de cilindro hidráulico 41a, 41b é dotada com uma trava de pistão agindo mecanicamente 419, disposta para que seja capaz de reter a haste de pistão 416 em um aperto liberável, quando a haste de pistão 416 é deslocada a uma posição retraída. A trava de pistão 419 é dotada com um atuador 419a, disposto para operação remota da trava de pistão 419.

[0036] O circuito de fluido hidráulico 42 compreende uma primeira

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9/11 linha de fluido hidráulico 422, estendendo-se da unidade de acumulador 43 a uma derivação de linha hidráulica 423, disposta próxima das fixação de cilindro 412 das unidades de cilindros hidráulicos 41a, 41b. Da derivação de linha hidráulica 423, uma segunda linha de fluido hidráulico 424 se estende ao longo de cada uma das unidades de cilindros hidráulicos 41a, 41b para a segunda extremidade de cilindro 414, na qual a linha de fluido hidráulico 424 é conectada às respectivas unidades de cilindros hidráulicos 41a, 41b do orifício de fluido 418, por meio de uma válvula de segurança 421.

[0037] A unidade de acumulador 43 compreende um alojamento de acumulador cilíndrico 431, que, por meio de um pistão selante fluido, flutuante 435 forma uma câmara de fluido hidráulico 433 e uma câmara de gás 434. A câmara de fluido hidráulico 433 é dotada com uma entrada de fluido hidráulico 436, que é conectada à primeira linha de fluido hidráulico 422 por meio de uma válvula de parada 6. A câmara de gás 434 é, por meio de um orifício de gás 437, conectada a uma linha de fluido de acumulador 45, que, em uma maneira de comunicação fluida, é conectada a um reservatório de gás 5 de um projeto conhecido de per si, por exemplo, uma bateria de cilindros de gás com nitrogênio a uma alta pressão de gás. O volume operacional do acumulador V2 é pelo menos tão grande quanto a soma dos volumes operacionais V1a + V1b das unidades de cilindros hidráulicos 41a, 41b. [0038] A válvula de segurança 421 é ajustada para reter o conduto fluido entre a câmara de pressão de cilindro 417 das unidades de cilindros hidráulicos 41a, 41b e a câmara de fluido hidráulico 433 da unidade de acumulador 43 fechada, desde que a pressão na câmara de pressão de cilindro 417 fique entre um limite de fluido hidráulico superior e um inferior P1, P2. O limite de fluido hidráulico superior P1 decide quando a válvula de segurança 421 vai abrir e impedir que falhe, de modo que o compensador de esforço 22 do acionamento de topo 2

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10/11 inflija no tubo ascendente operacional 3 uma carga de tensão muito grande, enquanto que o limite de fluido hidráulico inferior P2 decide quando a válvula de segurança 421 vai abrir e impedir que uma falha correspondente, em um movimento de esforço oposto da sonda, inflija no tubo ascendente operacional 3 uma carga muito grande agindo descendentemente, devido ao próprio peso do tubo ascendente operacional 3, para, desse modo, impedir o arqueamento do tubo ascendente operacional 3.

[0039] A válvula de parada 6 é ajustada para fechar a uma queda de pressão súbita no circuito de fluido hidráulico 42.

[0040] A unidade de acumulador 43 vai ser constituída, tipicamente, de vários acumuladores comuns conectados em paralelo, para proporcionar uma capacidade suficiente a um preço razoável.

[0041] Em uma concretização alternativa, a primeira linha de fluido hidráulico 422 é introduzida na linha de fluido de perfuração 21 por uma ramificação 212, que, na entrada para a primeira linha de fluido hidráulico 422, é dotada com um obturador de ramificação 212, para garantir a inserção firme de fluido da linha de fluido hidráulico 422. Em uma maneira correspondente, a linha de fluido hidráulico 422 é orientada da saída de fluido de perfuração 211 por meio de um obturador. Por meio dessa concretização, a linha de fluido hidráulico 422 é protegida na linha de fluido de perfuração 21, em uma área da sonda 1, na qual o risco de linhas desse tipo ficar danificadas é relativamente grande, devido à movimentação de ferramentas e outros elementos para e do piso de perfuração.

[0042] Em outra concretização (não mostrada), todas unidades de cilindros hidráulicos 41a, 41b podem ser dotadas com uma unidade de acumulador 43, disposto, por exemplo, ao longo da periferia da unidade de cilindro hidráulico 41a, 41b. Nessa concretização, o reservatório de gás 5 é colocado distante da unidade de acumulador 43. Com uma

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11/11 concretização similar a essa, as legislações de segurança atuais podem gerar uma necessidade para outros elementos de segurança não descritos ou mostrados no presente relatório descritivo.

[0043] Uma unidade de controle operada remotamente 7 é disposta em um local adequado na sonda 1, por exemplo, em uma sala de controle (não mostrada), para monitorar e controlar as operações de furos de sondagem. A unidade de controle 7 é tipicamente dotada com meios (não mostrados) para remotamente ajustar e ler as válvulas 421, 6, monitorar o reservatório de gás 5 e monitorar a pressão de fluido hidráulico no módulo de liberação 4.

Claims

1. Dispositivo de módulo de liberação (4) para fixação de uma coluna de tubos (3) em um acionamento de topo (2) conectado a um compensador de esforço (22) e disposto em uma instalação flutuante (1), o dispositivo compreendendo pelo menos dois apoios de suspensão, interligados por meio de uma braçadeira de tubo (44), em que cada apoio de suspensão é constituído de uma unidade de cilindro hidráulico (41a, 41b, ..., 41n) formando uma conexão extensível entre o acionamento de topo (2) e uma parte da coluna de tubos (3), e cada uma das unidades de cilindro hidráulico (41) é conectada, em uma maneira de comunicação fluida, a uma unidade de acumulador (43), por meio de um circuito de fluido hidráulico (42), caracterizado pelo fato de que o circuito de fluido hidráulico (42) compreende um arranjo de válvula de segurança (421) configurado para ser responsivo à pressão de fluido hidráulico dentro de cada uma das unidades de cilindro hidráulico (41) para permitir ou impedir a comunicação fluida entre cada uma das unidades de cilindro hidráulico (41) e a unidade de acumulador.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma haste de pistão (416) se projeta de uma extremidade de cilindro voltada para baixo (414) em cada uma das unidades de cilindro hidráulico (41).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das unidades de cilindro hidráulico (41) é disposta para que seja capaz de puxar a braçadeira de tubo (44) em direção a unidade de suporte de carga de compensação de esforço (2).

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um arranjo de válvula de segurança (421) é disposto para que seja capaz de abrir para a comunicação fluida hiPetição 870190021252, de 01/03/2019, pág. 16/22

2/3 dráulica entre cada uma das unidades de cilindros hidráulicos (41a, 41b, ..., 41n) e a unidade de acumulador (43) quando a pressão de fluido hidráulico excede um limite hidráulico superior (P1) ou cai abaixo de um limite hidráulico inferior (P2).

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de acumulador (43) é dotada com pelo menos um alojamento de acumulador cilíndrico (431), em que um pistão flutuante (435) forma uma parede móvel entre uma câmara de fluido hidráulico (433) e uma câmara de gás (434), e em que um volume operacional (V2) da unidade de acumulador (43) é pelo menos tão grande quanto a soma de volumes operacionais (V1a + V1b + ... + V1n) de cada uma das unidades de cilindros hidráulicos (41).

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a câmara de gás (434) está em uma maneira de comunicação fluida conectada a um reservatório de gás pressurizado (5).

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma linha de fluido de perfuração (21), disposta para comunicação fluida com uma saída de fluido de perfuração (211), disposta no acionamento de topo (2), encerra pelo menos uma parte de uma primeira linha de fluido hidráulico (424) do circuito de fluido hidráulico (42) formando uma comunicação entre cada uma das unidades de cilindros hidráulicos (41) e a unidade de acumulador (43), a qual é conectada a um reservatório de gás pressurizado (5).

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a primeira linha de fluido hidráulico (424) do circuito de fluido hidráulico (42) é inserida por uma ramificação (212) na linha de fluido de perfuração (21) e conectado a uma derivação de linha hidráulica (423), disposta na saída de fluido de perfuração (211) no acionamento de topo (2).

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9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de fluido hidráulico (42) é dotado com uma válvula de parada (6), disposta para que seja capaz de fechar uma entrada de fluido hidráulico (436), na unidade de acumulador (43), a uma queda de pressão súbita no circuito de fluido hidráulico (42).

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das unidades de cilindro hidráulico (41a, 41b, ..., 41n) é dotada com uma trava de pistão (419), disposta para que seja capaz de reter uma haste de pistão (416), fixada mecanicamente em um aperto liberável, quando a haste de pistão (416) está em uma posição retraída.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a coluna de tubos (3) é um tubo ascendente operacional.