多年來，石油鉆井一直是依靠鉆機的轉盤帶動方鉆桿和鉆具、鉆頭旋轉進行鉆井作業的。隨著鉆井裝備技術的不斷發展，為了更好地滿足鉆特殊工藝井的需要，20世紀80年代，國外研制出一種將水龍頭與馬達相結合，在井架空間的上部帶動鉆具、鉆頭旋轉，并可沿井架內安放的導軌向下送進的鉆井裝置，同時配備了鉆桿的上、卸絲扣裝置，可完成井下鉆柱旋轉、循環鉆井液、鉆桿上卸、起下鉆、邊起下邊轉動等操作。因該裝置在鉆機的游動滑車之下，驅動的位置比原轉盤位置要高，所以稱之為頂部驅動鉆井裝置。

頂部驅動鉆井裝置可接立柱鉆進，省去了轉盤鉆井時接、卸方鉆桿的常規操作，節約鉆井時間20%～25%，同時，減輕了工人勞動強度，減少了人身事故。使用頂部驅動裝置鉆井時，在起下鉆具的同時可循環鉆井液、轉動鉆具，有利于鉆井中井下復雜情況和事故的處理，對深井、特殊工藝井的鉆井施工非常有利。頂部驅動裝置鉆井使鉆機的鉆臺面貌為之一新，為實現自動化鉆井創造了條件。

目前國內外的深井鉆機、海洋及淺海石油鉆井平臺、特殊工藝井的鉆機大多配備了頂部驅動裝置。