Os métodos baseados no filtro de Kalman têm tido sucesso notável na indústria do petróleo nos últimos anos, especialmente, para resolver problemas reais de ajuste de histórico. No entanto, como a formulação desses métodos é baseada em hipóteses de gaussianidade e linearidade, seu desempenho é severamente degradado quando a geologia a priori é descrita em termos de distribuições complexas (e.g. modelos de fácies). A tendência atual em soluções para o problema de ajuste de histórico é levar em consideração modelos de reservatórios mais realistas com geologia complexa. Assim, a modelagem de fácies geológicas desempenha um papel importante na caracterização de reservatórios, como forma de reproduzir padrões importantes de heterogeneidade e facilitar a modelagem das propriedades petrofísicas das rochas do reservatório. Esta tese introduz uma nova metodologia para realizar o ajuste de histórico de modelos geológicos complexos. A metodologia consiste na integração de métodos baseados no filtro de Kalman em particular o método conhecido na literatura como Ensemble Smoother with Multiple Data Assimilation (ES-MDA), com uma parametrização das fácies geológicas por meio de técnicas baseadas em aprendizado profundo (Deep Learning) em arquiteturas do tipo autoencoder. Um autoencoder sempre consiste em duas partes, o codificador (modelo de reconhecimento) e o decodificador (modelo gerador). O procedimento começa com o treinamento de um conjunto de realizações de fácies por meio de algoritmos de aprendizado profundo, através do qual são identificadas as principais características das imagens de fácies geológicas, permitindo criar novas realizações com as mesmas características da base de treinamento com uma reduzida parametrização dos modelos de fácies na saída do codificador. Essa parametrização é regularizada no codificador para fornecer uma distribuição gaussiana na saída, a qual é utilizada para atualizar os modelos de fácies de acordo com os dados observados do reservatório, através do método ES-MDA. Ao final, os modelos atualizados são reconstruídos através do aprendizado profundo (decodificador), com o objetivo de obter modelos finais que apresentem características similares às da base de treinamento. Os resultados, em três casos de estudo com 2 e 3 fácies, mostram que a parametrização de modelos de fácies baseada no aprendizado profundo consegue reconstruir os modelos de fácies com um erro inferior a 0,3 por cento. A metodologia proposta gera modelos geológicos ajustados que conservam a descrição geológica a priori do reservatório (fácies com canais curvilíneos), além de ser consistente com o ajuste dos dados observados do reservatório.