مدل سازی مخزن:                                                                       مدل‌سازی مخزن تنها یک علم مهندسی یا یک علم مربوط به زمین‌شناسی (Geosciences) نیست بلکه یک مدل‌ جامع است و حاصل متصل شدن دو علم مهندسی و زمین‌شناسی ست. مدل جامع مخزن نیاز به دانش زمین‌شناسی، خصوصیات سنگ و سیال، جریان سیالات درون آن ‌(Fluid Flow)، مکانیسم برداشت، حفاری و تکمیل چاه و ... دارد. درمدل زمین‌شناسی از داده‌های مغزه (core) ، چاه پیمایی، لرزه‌نگاری، اطلاعات کانی‌شناسی، شناخت محیط رسوب‌گذاری و هم‌چنین فرآیندهای که رسوبات، بعداز رسوب‌گذاری متحمل می شوند(diagenesis) (مانند حفاری های موجودات کف دریا،اکسیده شدن رسوبات و... )، استفاده می‌شود.

نقش مدل سازی مخزن:                                                                     شناخت رفتار مخزن درگذشته و حال و پیش‌بینی رفتار آن درآینده یکی از مهم‌ترین بخش‌های مدیریت یک مخزن را تشکیل می‌دهد؛ به عنوان نمونه یک پروژه بازیافت خوب از نظر اقتصادی و کیفی، به‌صورت قابل توجهی تحت تأثیر شناخت رفتار مخزن درحال حاضر و پیش‌بینی رفتار آن درآینده است و یا دقت روش‌های Material balance وVolumetric (روش هایی هستند که برای تخمین نفت و گاز درجا به کار می روند) که در شبیه‌سازهای بازیابی نفت برای آنالیز رفتارمخزن و تخمین هیدروکربور در جای مخزن استفاده می‌شوند؛ بستگی به کیفیت مدلی دارد که برای مخزن پیش‌بینی کرده‌ایم.
در واقع مخزن مانند یک موجود زنده است و افزایش دقت در پیش بینی رفتار آن نیاز به یک مدل دقیق دارد. یک مدل شبیه‌سازی شده می‌تواند چندین نوع زندگی تحت سناریو‌های مختلف برای یک مخزن پیش‌بینی کند.
داده‌هایی که وارد شبیه‌ساز می‌شوند حکم چند عکس را دارند که ازیک منظره، پشت سرهم وبا یک فاصله زمانی گرفته شده اند اما وضعیت بین این عکس‌ها مشخص نیست و شبیه‌سازتحت سناریوهای مختلف این عکس‌هایی که وجود ندارند(بین زمان های عکاسی شده) را تخمین می‌زند.ازاین اطلاعات دربهترانجام دادن عملیات ازدیاد برداشت، برداشت بهتر و صیانتی از مخزن، و تعیین تاریخچه مخزن استفاده می‌شود.
درگذشته تنها برای مخازن بزرگ شبیه‌سازی و مطالعات مخزن انجام می‌شد و مخازن کوچک، باتوجه به وقت‌گیر بودن مطالعات و شبیه‌سازی مخزن و همچنین هزینه بالای آن تحت شبیه‌سازی قرارنمی‌گرفتند اما امروزه مخازن کوچک نیز توسط شبیه‌سازهای کوچک، شبیه سازی و مدیریت می‌شوند.
مدل کردن مخزن به دلایل زیر یکی از مهم‌ترین بخش‌های مدیریت مخزن است:
1- این روش شامل مجموعه‌ای از اطلاعات زمین‌شناسی و مهندسی است.
2- این امکان را به زمین‌شناس می‌دهد که اطلاعات شبیه‌ساز را با داده‌های واقعی که از مخزن ثبت کرده است مقایسه و تحلیل کند.
3- امکان شناسایی رفتار مخزن درحال حاضر و آینده تحت سناریوهای مختلف را فراهم می‌سازد و مهم‌ترین تصمیم‌ها را درجهت مدیریت مخزن امکان‌پذیر می‌سازد.

درتوسعه مدل مخزن باید هر 2 علوم زمین‌شناسی و مهندسی به‌طور همزمان استفاده ‌شود این خود فواید زیر را به همراه دارد:
1- تلفیق این 2 علم باعث تحلیل بهترمخزن و افزایش قطعیت و دقت مدل می‌شود.
درواقع داده‌های زمین‌شناسی حکم یک دستیار را برای تحلیلات مهندسی دارند و داده‌های مهندسی نیزچراغ جدیدی بر سر راه فرضیات زمین‌شناسی روشن می‌کنند.
2- تیم زمین‌شناسی- مهندسی پیش‌بینی‌های گذشته را اصلاح می‌کنند و باعث کاهش هزینه‌های اشتباهی درطول عمر مخزن یا یک میدان می‌شوند.
3- از دیگر فوایداین کار گروهی، این است که هر بخش ، قسمتی از مطالعه‌ی داده‌ها را برعهده‌ دارد و این باعث افزایش کیفیت و سرعت انجام مطالعات می‌شود.
4- مدل مخزنی که حاصل مطالعه این تیم چند تخصصی (علوم زمین شناسی و مهندسی) است یک تکنیک عملی برای توصیف دقیق مخزن را فراهم می‌کند که می‌تواند منجربه حداکثر برداشت از یک میدان شود.

درواقع با داشتن چنین شبیه‌سازی (simulator) می‌توان درموارد زیر ازآن به عنوان یک راهنما استفاده کرد:
1- مشخص کردن عملکرد میدان نفت تحت تزریق گاز یا آب و یا تحت برداشت طبیعی از مخزن
2- مشخص کردن نحوه تزریق آب
3- تخمین اثر نرخ تولید (production rate) روی بازیابی نفت
4- محاسبه کل میدان گازی برای تحویل دادن به چند چاه دریک مکان خاص(مشخص کردن تعداد و محل چاه‌ها در آن مخزن یا میدان)
5- پیداکردن بهترین مسیر و روش برای بهترین برداشت ازمخزن

امروزه با استفاده از کامپیوتر و نرم افزارهای شبیه‌سازی متعدد مانند اکلیپس(Eclipse)، پترل(Petrel)، پن‌-سیستم(Pan-system) و ...، و با استفاده از اصول مهندسی، زمین‌شناسی و اقتصادی ، حل مشکلات مخازن پیچیده در چارچوب زمانی، راحت تر شده است.
در واقع فرآیند شبیه‌سازی شامل توصیف مخزن، تعیین تاریخچه عملکرد مخزن و پیش‌بینی عملکرد آینده مخزن تحت سناریوهای مختلف است.
بعداز این‌که مدل مخزن ساخته شد، بررسی می‌شود که آیا این مدل با تاریخچه قبلی مخزن مطابقت دارد(History Matching)؟ معمولا تغییراتی در مدل در محدوده‌ی زمین‌شناسی و مهندسی برای تطبیق مدل با تاریخچه قبلی مخزن انجام می‌شود، درواقع مدلی که ارائه می‌شود باید کمترین پیچیدگی را داشته باشد وهم‌زمان بهترین اطلاعات را دراختیار قرار دهد.

Geosciences (علم زمین شناسی):                                                  زمین‌شناسی شاید مهم‌ترین نقش را درمدل‌سازی و مدیریت مخزن برعهده دارد.دراین بخش هدف، معرفی نقش زمین‌شناسی درمدل‌سازی مخزن است.
یک مدل به اطلاعاتی درخصوص تغییرات تخلخل ،تراوایی و خصوصیات فشار مویینگی نیاز دارد. برای شناسایی ، مخزن را به بلوک هایی تقسیم می‌کنند و اطلاعات هر یک را مورد مطالعه قرارداده و به آن بلوک نسبت می‌دهند؛ سپس هر بلوک را به عنوان یک نقطه درنظر می‌گیرند و مخزن را با اطلاعات این نقاط مخزن، مطالعه می‌کنند ابعاد هر بلوک بستگی به چندین عامل مانند فاصله بین چاه‌ها، همگنی‌ (یکسان بودن خصوصیات سنگ در همه‌ی قسمت‌های سنگ) و غیرهمگنی سنگ مخزن، سیال درون مخزن و... دارد.
بخش زمین‌شناسی اطلاعاتی که به شبیه‌ساز می‌دهد شامل:
1- مطالعه سنگ است که جنس سنگ و محیط رسوبگذاری آن و هم‌چنین همگنی سنگ مخزن را دراختیار قرارمی‌دهد.
2- مطالعه چارچوب سنگ است که بخش‌های مفید سنگ مخزن (gross net)(قسمتی که از نظر تخلخل، تراوایی و ذخیره هیدروکربور دارای شرایط مخزنی باشد) ازجهت تولید را مشخص می‌کند.
3- مطالعه کیفی مخزن که تغییرات تخلخل و ترآوایی و خصوصیات فشار مویینگی (نوعی فشار که در گلوگاه های باریک سنگ ایجاد می شود) را درقسمت‌های مختلف سنگ دراختیار قرارمی‌دهد.
4- مطالعات جامع که درمقیاس سه بعدی انجام می‌شود به مطالعه هیدروکربور موجود در خلل و فرج و نحوه حرکت آن می‌پردازد.

Seismic Data (داده های لرزه ای):
عملیات لرزه‌نگاری سه‌بعدی کمک می‌کند که مقدار نفت در جای موجود درمخزن را شناسایی کرد و با آنالیز این اطلاعات به‌وسیله کم کردن تولید از مناطق خشک و کم هیدروکربور نقش به‌سزایی درکاهش هزینه‌ها داشت. عملیات لرزه‌نگاری سه‌بعدی درفاز محاسبه نقش به‌سزایی درطراحی طرح‌های توسعه‌ای دارد مانند:
1 - چاه‌های بهره‌برداری و تزریقی مشخص می‌شوند.
2 - حفظ فشار مخزن به خوبی مدیریت شود.
3 - عملیات بازسازی (work over) روی چاه انجام شود.

این فعالیت‌ها اطلاعات جدیدی را به دست می دهند که باعث تغییر و اصلاحاتی در نقشه‌ها، ساختارهای زیر‌زمینی(مانند طاقدیس، ناودیس و...) و مدل های چینه‌شناسی (Stratigraphic) می‌شوند.
عملیات‌های لرزه‌نگاری سه‌بعدی (3D) نقشه‌های توسعه‌ای اولیه را تحت تاثیر قرارمی‌دهند ؛ با حفاری چاه‌های توسعه‌ای، اطلاعات اضافه شده‌ی حاصل از این چاه‌ها، در بازسازی اطلاعات اولیه به‌کارگرفته می‌شوند. با گذشت زمان و اضافه شدن داده‌های جدید، بعضی از قسمت‌های داده‌های لرز‌ه‌نگاری که درابتدا مبهم بودند قابل فهم می‌شوند.
لرزه‌نگاری سه‌بعدی (3D) به موارد زیرکمک می کند:
1- چهارچوب جغرافیایی(ابعاد و موقعیت) مخزن را مشخص کند
2- معرفی کیفی و کمی خصوصیات سنگ، و سیال درون آن
3- مشخص کردن جریان

آمار و تخمین:
هالدرسون و دامسلت (Haldorsen & Damslath) استفاده از تکنیک‌های زمین آمار( Geostatistic ) در توصیف مخزن را این‌گونه شرح می‌دهند:
قابلیت اندازه‌گیری و شناخت خواص و شکل مخزن درهمه مقیاس‌ها وجود دارد.همانطور که در مقاله‌ی مبانی شناخت مخزن گفته شد مخزن محصول نهایی فرآیندهای شیمیایی بسیارپیچیده‌ای است که درطول میلیون‌ها سال انجام شده است. توصیف مخزن ترکیبی از مشاهده هدف‌ها که همان داده‌های زمین‌شناسی و رسوب‌شناسی است (قسمت قطعی) و حدس زدن یک فرمول (قسمت زمین آماری) برای آن می‌باشد.
در واقع به دلایل زیر تکنیک‌های زمین آماری برای توصیف مخزن‌ها کاربرد دارند:
1- داشتن اطلاعات ناقص درباره مخزن
2- رسوب‌گذاری پیچیده
3- تغییر خصوصیات سنگ(مانند تخلخل، تراوایی و...)
4- دراختیارداشتن تنها قسمتی از اطلاعات چاه
5- رابطه غیرمعلوم بین خصوصیات سنگ
6- راحتی و افزایش سرعت کار.

مدل‌های زمین‌آماری به تولید مصنوعی خصوصیات زمین‌شناسی، دریک، دو و سه بعد می‌پردازد و مدلی که با تاریخچه مخزن (Historical matching) هم خوانی بیشتری داشته باشد به عنوان مدل مخزن، برای تخمین آن به کار می رود.
امروزه استفاده ازروش زمین‌آماری - فرکتالی Fractal) geostatistic) و دیگر تکنیک‌های آماری برای به نقشه درآوردن تغییرات هرآن‌چه درمخازن غیرهمگن به‌صورت غیرقطعی است، توجه‌ها را به خود جلب کرده است. زمین آمار- فرکتالی براین فرض استوار است که آمار فرکتالی می‌تواند جایگزینی برای نقاط ناهمگن بین ‌چاه‌ها که ازآن‌ها داده‌ای نداریم، باشد ؛ در واقع با استفاده از Interpolate (به هم وصل کردن نقاطی که اطلاعات آن‌ها را داریم با توجه به روند قبلی) داده‌ها موجود این نقاط را تخمین می‌زنند.
این تخمین موفقیت‌آمیز است زیرا خصوصیات بسیاری از مخازن طبیعی با پیش فرض های فرکتالی هم خوانی دارند.
مدل‌های آماری / زمین‌آماری مخازن ناهمگن ،درتولید یک مدل دقیق از مخزن نقش مهمی دارند.این مدل ها در واقع یک مجموعه‌ از دستگاه‌های آنالیز داده‌ها هستند که به عنوان زبان احتمال بین زمین‌شناس، ژئوفیزیک‌دان و مهندسین مخزن مشترک بوده و یک وسیله برای جمع‌آوری انواع منابع اطلاعاتی غیرقطعی است.

Engineering (مهندسی):                                                               مهندسین مخزن با استفاده از یک مدل صحیح از آن مخزن به موارد زیر کمک می‌کند:
1- پیداکردن و مشخص کردن مخازن متعدد درمیدان موردنظر و خواص فیزیکی آن‌ها
2- تحلیل گذشته و پیش‌بینی رفتار آینده‌ی مخزن
3- کاهش حفاری چاه‌های غیرنیاز
4- مشخص کردن و اصلاح چاه و سیستم‌های سطحی
5- راه‌انداختن عملیات کنترل در زمان مناسب
6- درنظرگرفتن همه موقعیت‌های اقتصادی و فاکتورهای قانونی.

بعداز مشخص کردن مدل زمین‌شناسی، اطلاعات مهندسی / تولیدی به مدل اضافه می‌شود.این‌ اطلاعات شامل خصوصیات سنگ و سیال مخزن، محل چاه و تکمیل آن، آزمایشات چاه (Well-test ) و ... است.

جمع بندی داده‌ها برای یک مدل جامع(Integration):                          داده‌های به دست آمده به‌صورت جدا بررسی می‌شوند و منجربه چندین مدل مختلف مانند مدل زمین‌شناسی،‌ مدل ژئوفیزیکی، مدل تولیدی / مهندسی و... می‌شوند. شاخص زمین‌آمار همه این اطلاعت را یکی می‌کند و سپس یک مدل برای مخزن که شامل همه این اطلاعات است فراهم می‌کند.
اهمیت زمین‌شناسی با پیش‌بینی رفتار مخزن به‌وسیله‌ی مهندسی مخزن مشخص می‌شود. با این وجود، چیزی که اهمیت دارد این است که تصویر زمین‌شناسی ای که بدست آمده، با صرف هزینه کم و ماندگاری بیشتر، قابل انتقال به مدل شبیه‌سازی باشد.
برنامه‌های مدل‌سازی سه‌بعدی زمین‌شناسی به‌گونه‌ای توسعه یافته‌اند که به‌صورت خودکار بتوانند نقشه‌های زمین‌شناسی را با استفاده از داده‌های اکتشافی ترسیم کنند . به دلیل این‌که این مدل‌ها به‌طور مستقیم درارتباط با شبیه‌سازی مخزن هستند، مهندسین مخزن می‌توانند ازآن برای توصیف مخزن و به‌روزکردن (update)مدل با داده‌های جدید استفاده کرده و نقشه‌ها را ترسیم ‌کنند.
با آمدن مدل‌های عددی(Digital) انقلابی در تکنیک‌های شبیه‌سازی بوجود آمد. امروزه مهندسین مخزن داده‌های بیشتری را از مهندسین زمین‌شناسی و بهره‌برداری می‌خواهند (چه درمقیاس کمی و چه در جزئیات).
از طرف دیگر تطابق تاریخچه‌ای(History matching) مخزن می‌تواند اطلاعات زمین‌شناسی را به زمین‌شناس بازگرداند؛ بنابراین یک همکاری‌ متقابل بین زمین‌شناس و مهندسین مخازن وجود دارد.در واقع می توان گفت که انقلابی درمدل‌سازی مخزن از زمان تلفیق علوم زمین‌شناسی و مهندسی به وجود آمد. که کار را برای استفاده‌کنندگان بسیار ساده کرده است