水基动力无杆抽油机是一种利用液动力推动井下抽油泵工作的新型抽油设备，具有高效率、低功耗的特点，并且能够彻底消除传统抽油机存在的杆管偏磨问题，因此具有广阔的应用前景。对其进行状态检测以及故障诊断的研究，能够保障设备的安全、稳定运行，提高设备的生产效率，具有重要的理论意义和工程应用价值。本文主要的研究内容及创新点如下：（1）对水基动力无杆抽油机关键部件——动力缸进行了动力学研究，推导了动力缸的运动学方程，建立了不同故障下动力缸运动学组合参数变化与故障之间的映射关系，提出了利用动力缸组合参数变化判断故障类型的方法。该方法能够揭示水基动力无杆抽油机动力缸的故障类型，为其故障诊断提供了理论基础。（2）探讨了HMM在水基动力无杆抽油机故障诊断中应用的可行性，开展了基于HMM的水基动力无杆抽油机故障诊断方法的研究，并给出了故障诊断的流程。采用HMM方法对水基动力无杆抽油机正常生产以及动力液管漏失、游动凡尔堵塞、配重磨损、固定凡尔堵塞四种故障进行了故障诊断，结果表明：该方法适合对水基动力无杆抽油机进行故障诊断，并能取得较高的故障诊断准确率。（3）研究基于高阶累积量谱的水基动力无杆抽油机故障诊断方法，将2.5维谱引入到故障诊断中，提出了融合2.5维谱与HMM的水基动力无杆抽油机故障诊断方法。应用该方法与单独应用HMM进行故障诊断的对比实验表明：融合2.5维谱的HMM的水基动力无杆抽油机故障诊断方法不仅具有更高的故障诊断准确率，并且在模型训练速度上也有很大的提升。（4）构建了水基动力无杆抽油机试验台，设计了试验台的电路控制系统与人机交互界面，利用该试验台可以模拟水基动力无杆抽油机正常工作状态以及多种故障状态。研制了一套水基动力无杆抽油机状态监测与故障诊断的仿真系统，该系统可以模拟井下工作状态，便于直观观察井下各关键部件的运行状态，为水基动力无杆抽油机状态检测及故障诊断提供了可视化手段。