由于油田作业操作具有一定的危险性，所以在油田培训中，特别是事故应急处理方面，石油企业难于对受训人员进行直接现场培训。虚拟仿真培训系统具有安全性高、交互性强和可重复演练等特点，因此在油田作业的实际培训中，使用虚拟仿真培训系统进行相关操作的培训，可以获得很好的培训效果。本文设计和开发了虚拟环境下的油田作业培训系统，并对其开发的有关指导理论和相关的关键技术进行了研究。本文阐述了课题研究背景和研究内容，介绍了虚拟现实技术在教育培训中的应用、虚拟相机运动规划的发展、成人学习理论、建构主义理论、行为主义理论、认知主义理论、人本主义理论、选择性注意等关键技术和基本理论。通过分析自喷井井控应急操作流程，设计了系统功能模块，以行为主义为指导设计了自由井场漫游模式、封闭式演示模式、指南式向导操作模式和开放式自由操作模式四种操作模式。其中演练模块有两种操作模式，分别是依据成人学习理论设计的指南式向导操作模式，和依据认知主义理论及人本主义理论设计的开放式自由操作模式。模拟真实摄像机的工作方式及操作方法，在虚拟仿真场景中建立了虚拟相机模型。基于选择性注意的思想，利用影像构图中的“九宫格”方法来调整虚拟相机的拍摄位置，使虚拟相机的成像画面即屏幕上的培训画面能够强化和突出对当前所拍摄设备的具体操作，加深受训人员的记忆。基于八叉树结构，利用碰撞检测技术对虚拟场景进行预处理，根据用户操作意图，利用路径规划算法规划出虚拟相机的运动路径，并对路径进行平滑优化处理，使受训人员在与虚拟仿真系培训统进行交互时，交互动画平稳流畅，有助于受训人员对培训内容的观察和学习。