经过近三十年的发展,顶部驱动钻井装置以其卓越的优点而在海洋、陆地的钻井中得到广泛应用。但由于其高度的集成性和复杂性,使得顶部驱动钻井装置在发生故障时,有可能需要多名不同方面的顶驱维修专家进行合作才能找出故障发生的原因,这就造成了维修时间的增长,进而降低了其经济效益。专家系统经过了五十余年的发展,其技术已经相当成熟,并已深入人们生活的各个领域,创造了巨大的经济效益。如果在顶驱故障诊断方面引入专家系统技术,即将精通不同方面的多名顶驱维修专家的经验与知识整理成知识库,并以一定的推理机制来模拟专家的思维过程,这就使得顶驱发生故障的原因能快速被发现并能得到及时的处理,进而缩短维修时间,提高效率。本文以Varco公司生产的TDS-11SA型顶部驱动钻井装置为例对顶部驱动钻井装置的组成结构和功能进行了介绍,运用故障树分析法对目前使用最广泛的TDS-11SA型顶部驱动钻井装置的各组成部分进行了分析并建立了故障树,同时与山东科鲁斯公司的顶驱维修专家进行了现场维修方面的交流,收集和整理了一定量的故障数据及资料。通过对专家系统理论的深入学习,结合收集到的故障数据及资料,独立的进行了专家系统知识库的构建,并确定了知识库中知识的具体存储格式,同时以Visual C++编程语言独立的进行了知识库管理系统的开发,实现了知识的添加、修改、删除功能;根据定义好的知识存储格式,结合专家系统推理机相关理论,设计了推理机的结构和流程,并运用Visual C++编程语言独立的进行了正向推理机和反向推理机的构建,实现了不精确推理方法、定性和定量集成的推理方法。综合知识库和推理机,并添加以登陆模块、解释模块等辅助部分,同时运用知识库管理系统对收集到的知识进行添加,成功实现了TDS故障诊断专家系统,该系统能够通过用户提供的信息快速诊断出故障原因并给出相关的处理建议。