散逻辑器件、模拟电路和/或无源电器件执行本文所描述的功能或操作。
[0027]地表系统处理器可以被定位成相对接近和/或邻近钻机10。换言之，地表系统处理器可以基本上与钻机10位于相同位置。可替换地，地表系统处理器的一部分或整个地表系统处理器可以相对于钻机10可替换地位于相对远处。例如，地表系统处理器可以经由一个或多个无线或硬接线通信链路的任意组合操作地和/或通信地耦接至流体调制器200。这样的通信链路可以包括经由包交换网络(例如，英特网)、硬接线电话线、蜂窝通信链路和/或可以利用任何通信协议的基于射频的其它通信链路的通信链路。
[0028]图2示出了可以采用流体调制器200的实施例的根据本公开内容的多个方面的井或钻井系统100。可以使用任何适合的技术通过旋转钻井在地下地层18中形成钻孔或井眼
30。钻柱14悬吊在井眼30内并且具有井底钻具组合(％说”)33，8说33包括位于其下端的钻头16。栗24可以将钻井流体20经由转环中的端口传递至钻柱14的内部，使得钻井流体向下流过钻柱14，如方向箭头8所示。钻井流体120可以经由钻头16中的端口离开钻柱14，并且向上循环通过位于钻柱14的外部与井眼30的壁之间的环形空间28区域，如方向箭头9所示。
[0029]BHA 33可以包括一个或多个井下工具，诸如随钻测井(“LWD”)工具120和/或随钻测量(“MWD”)工具130、马达150(例如，泥浆马达)、旋转导向系统(“RSS”)155和钻头16。根据一些实施例，泥浆马达150将下行泥浆流中的流体动力转化成转动。该转动被传送至BHA的位于泥浆马达150以下的部分。在一些实施例中，泥浆马达150包括容积式马达(“PDM”)或涡轮钻具。图2示出了连接在泥浆马达150之下的旋转导向系统(“RSS” )155,但也可以将其它类型的设备(例如，测量设备或钻头)连接在泥浆马达之下。另外，BHA可以包括弯壳体或其它定向钻井装置。RSS 155可以包括被选择性地致动以对钻头进行导向的垫。
[0030]本领域已知，LWD工具120可以被容纳在特定类型的钻铤中，且可包含一种或多种已知类型的测井工具。LWD工具120可以包括用于测量、处理和存储信息以及用于与地表设备通信的能力。可以采用LWD工具120来获得通常由通常被标识为本地或数据源传感器36的一个或多个传感器(例如，传感器组件)所表示的各种井下测量结果。
[0031]本领域已知，MWD工具130也可以被容纳在特定类型的钻铤中，并且可以包含一个或多个用于测量钻柱和钻头的特性的装置。还将理解，可以采用一个以上的MWDIWD工具130可以包括用于测量、处理和存储信息以及用于与地表设备通信的能力。可以采用MWD工具130来获得通常由通常被标识为数据源传感器36的一个或多个传感器(例如，传感器组件)所表示的各种井下测量结果。
[0032]图2中所示的系统100包括一个以上的流体调制器200，可以采用每个流体调制器200调制钻井流体20中的压力脉冲，以向井下传送数据(例如，控制信号)和/或将井下测量结果传送至地表。根据本公开内容的多个方面，通过流体调制器200的流动路径与通过钻柱的流动路径共轴。在压力变换器40(S卩，传感器)处可以检测经调制的钻井流体20的压力(即，信号)变化，并且总体上由附图标记50标识的处理器(例如，解码器，解调器)解释该调制后的钻井流体20的压力变化以重构流体调制器200所发送的信号。处理器50还可以对数据进行编码，使得流体调制器被致动以对压力脉冲进行调制来输送编码后的数据。在共同受让的美国专利N0.5375098和N0.8302685中详细描述了压力波的调制和解调，这两个专利的示教通过引用并入本文中。
[0033]与图1所示的系统类似，BHA33包括流体调制器200，流体调制器200例如被操作为用于由诸如LWD工具120和MWD工具130的井下工具所获得的数据和信息的上行链路。根据一些实施例，可以沿钻柱以一定间隔设置多个流体调制器20，并且采用这些流体调制器20作为中继器来接收原始信号并以重建的能量传送该信号。根据一些实施例，钻井系统可以包括沿钻柱的长度以一定间隔设置的一个或多个流体调制器200，以提供沿钻柱的测量。例如，可以从BHA流体调制器传送原始信号。该原始信号可在位于井口并与第二井口流体调制器200关联的压力变换器40处被接收到。第二流体调制器可以传送该原始信号以及包括编码有在位于从BHA向上的数据源传感器36处获得的井数据的信号。例如，数据源传感器36可获得测量结果，这些测量结果例如为但不限于压力、温度、流率、流体相、流体电阻率、流体PH、流体粘度、流体密度、流体化学成分。因此，可以采用流体调制器200用于上行和下行通信，作为中继器和作为用于提供沿柱测量(“ASM”)的沿钻柱单元。
[0034]流体调制器200(即，调制机构)包括钻井流体(S卩，泥浆)可以流过的流动路径。该流动路径可以包括具有收缩的流孔眼216或减小的流动路径面积(S卩，节流部或限流部)的文丘里管。流体调制器包括可移动部或元件218，所述可移动部或元件218可以被操作用于例如通过改变流孔眼的尺寸或横截面积或者以其他方式改变流体流过流孔眼的阻力来更改或干扰流体流过缩小的流孔眼的流动。该可移动元件可以被形成为各种几何形状和构造，这在本公开内容的益处下是可以理解的。该可移动元件的例如径向相对于限流部的内壁或相对于流体调制器流动路径的纵向轴线的移动会改变流孔眼的标称直径。根据一个或多个方面，该可移动元件可在流孔眼中转动，以改变该可移动元件的阻挡流孔眼的横截表面面积。例如，可移动元件可包含具有不同横截表面面积的两侧或两面。将该可移动元件从第一面转动至第二面可增大或减少流孔眼对流体流动敞开的横截面积，其中，第一面与流体流动的方向垂直地位于流孔眼中，第二面与流体流动垂直地位于流孔眼中。根据至少一个实施例的一个方面，可移动元件响应于流体流动移动并且控制该可移动元件对移动的阻力来改变流体经过流孔眼的阻力，从而创建压力脉冲。
[0035]应当理解，可移动元件的移动可不减少流孔眼的横截面积，而是相反地例如在该可移动元件自流动路径径向向外移动从而相对于标称流动路径面积增大流动路径面积时或者在可移动元件从第一面转动至比第一面具有更小阻挡表面面积的第二面时增大该横截面积。因此，可移动元件的移动可被认为通过如下操作来改变或更改流孔眼:例如增大或减小流孔眼(即，限流部，节流部)的面积(例如，横截面积)；变更流体流过流孔眼的路线;改变构成流孔眼的壁的纹理;或者以其他方式干扰流体流过流体调制器的边界层。
[0036]图3是在收缩的流孔眼216处操作地设置有一个以上的可移动部218的流体调制器200的示意图。每个可移动部或元件218可被配置成在其处于运行或闭合位置时覆盖流孔眼的圆周的选定百分比或部分。例如，可移动元件218可被配置成使得在其伸入流孔眼216的流动路径区域时该伸入的可移动元件覆盖或阻挡流孔眼的360度圆周的选定百分例。例如，在图3中，顶部可移动元件被配置成具有由角221所指示的圆周覆盖范围。该圆周覆盖范围221(8卩，弧角或弧长，中心角)可以随着顶部可移动元件218从内壁219延伸至流孔眼中的径向距离而改变或不改变。换言之，如果顶部可移动元件向流孔眼中延伸了第二径向深度(例如，大于所示出的第一径向深度)，则可移动元件的圆周覆盖范围可以保持相同或者圆周覆盖范围可以改变。在图3中，顶部可移动元件218被配置成具有固定的圆周覆盖角221而与可移动元件218从内壁219延伸至限流部中的径向距离无关。注意，随着可移动元件径向向流动路径中移动，可移动元件的面的阻挡表面面积将增大，但圆周覆盖范围可以保持相同。
[0037]在不同的配置(诸如圆形可移动元件218)中，圆周覆盖角221可随可移动元件伸到限流部或流孔眼216中的径向距离而改变。根据不同的方面，可移动元件218可以旋转地或线性地平移进入和平移移出流体调制器的流孔眼。例如，可移动元件可以为圆形并且线性地平移进入和平移移出流动路径。因此，随着可移动元件218平移进入流动路径中，可移动元件218的圆周覆盖范围将增大。类似地，可移动元件218可以从一侧径向转动进入流孔眼中或者周向地转动进入流孔眼中使得圆周覆盖范围变化。根据一些方面，可移动元件218可以被定位在流孔眼中并且可转动以放置可移动元件的不同面，这些面具有垂直于流体流动方向的不同表面面积。
[0038]举例来说，图3示出了具有约90度的圆周覆盖范围的顶部可移动元件218。然而，在不背离本公开内容的情况下也可以采用其它圆周覆盖范围。例如，圆周覆盖范围可以为劣弧、优弧、半圆或完整的360度。因此，可以经由流孔眼圆周的被可移动元件覆盖的部分和/或可移动元件从内壁延伸到限流部的流动路径的径向距离来操纵流体流中的压力降落。圆周覆盖范围结合径向延伸产生可移动元件的用于缩小限流部的横截面流动路径区域的阻挡表面区域。如图3中所示，所公开的流体调制器可以包括一个或多个可移动元件218，该一个或多个可移动元件218可以彼此独立地操作以提供调制控制范围。在图3中，第一可移动部218置于流孔眼216中，而第二可移动部218被致动至从流孔眼移开的全开位置。
[0039]通过组合可移动元件的限流作用和流体调制器的出口扩大通道或扩散器中的流体边界层中的扰动可以产生流体流的压力降落。根据所设置的可移动元件的阻挡表面面积和/或可移动元件伸入或伸出流孔眼的距离，可以主要地(如果不是完全地)通过边界层扰动产生压力降落。图4示出了经过流体调制器的速度和压力场的变化。
[0040]通过采用仅延伸到流体调制器流动路径的一部分中的可移动元件，在没有消除阻塞流体调制器的可能性的情况下，减小了阻塞流体调制器的可能性。例如，提升阀和泥浆警报器类型的泥浆脉冲装置具有阻挡元件，该阻挡元件保持置于放大装置的和钻柱的流动路径中。另外，可以通过例如将可移动元件移出流动路径来执行打捞操作。如果必要的话，在执行必要的打捞操作时，可以破坏可移动元件或者从流动路径推出该可移动元件。
[0041]参加例如图2和图20，协作于流体调制器，可以将上游和下游压力传感器设置成监测信号幅度。基于所接收的幅度大小或强度，可以调整可移动元件的位置以应用所期望的幅度大小。例如，流体调制器的幅度强度可以随着钻柱和井下流体调制器远离地表朝着全井深(TD)行进而增加。根据本公开内容的多个方面，当流体调制器位于第一深度(例如，距地表2500英尺)处时，流体调制器可以被操作用于创建第一压力降落(例如，150psi)以与地表通信。当流体调制器位于总井深处时，可以将流体调制器控制成采用第二更高的压力降落，例如约400psi。根据一些方面，可以在流体调制器位于井下时改变幅度强度，而无需将流体调制器撤出井眼来改变幅度强度。另外，流体调制器可以随