UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL
CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
PROJETO DE FIM DE CURSO
Autor: Lúcia Rosenblatt
Aplicação de Dinâmica de Sistemas ao estudo do
comportamento das taxas diárias de aluguel de sondas de
perfuração off-shore
Aprovado por:
______________________________________
Amarildo da Cruz Fernandes, D.Sc. (Orientador)
______________________________________
Virgílio José Martins Ferreira Filho, D.Sc.
______________________________________
Regis da Rocha Motta, Ph.D.
Rio de Janeiro
Setembro de 2006
ROSENBLATT, LÚCIA
APLICAÇÃO DE DINÂMICA DE SISTEMAS AO ESTUDO DO
COMPORTAMENTO DAS TAXAS DIÁRIAS DE ALUGUEL DE
SONDAS DE PERFURAÇÃO OFF-SHORE
[Rio de Janeiro] 2006
(DEI-POLI/UFRJ, Engenharia de Produção, 2006)
73p. 29,7 cm
Projeto de Formatura – Universidade Federal do Rio de Janeiro,
Escola de Engenharia, Departamento de Engenharia Industrial,
Curso de Engenharia de Produção
1 – Sondas de Perfuração
2 – Dinâmica de Sistemas
3 – Comportamento de Tarifas
Aos meus pais, pelo amor incondicional.
Por serem parte integrante de quem eu sou.
Por todo o apoio para chegar onde estou.
Agradecimentos
Agradeço a Agência Nacional de Petróleo – ANP e a Financiadora de Estudos e Projetos –
FINEP, os quais, através do Programa de Recursos Humanos da ANP para o Setor do
Petróleo e Gás Natural – PRH-ANP/MME/MCT, apoiaram financeiramente minha pesquisa
durante os anos de 2005 e 2006.
Ao professor Amarildo da Cruz Fernandes, pela orientação e por acreditar no potencial do
meu trabalho.
Ao professor Virgílio José Martins Ferreira Filho, pelo conhecimento transmitido e por ter
me ajudado a definir um tema relevante para a pesquisa.
Ao professor Hélio Frota, do PRH-21 da ANP, por fornecer os dados inacessíveis do setor.
Aos professores Regis da Rocha Motta e Guilherme Marques Calôba, pela disponibilidade
e apoio acadêmico e profissional.
A todos os amigos. Por tornarem extremamente prazerosa a passagem pela UFRJ e na
certeza de que continuarão me acompanhando: Marcos, Ricardo, Nuno, Manoela, Daniel,
Strauss, Clóvis e especialmente Clara, Sandro, Feliphe e Cecília. A todos os amigos do
ORT. Ao Daniel, à Gabi e ao Rodolpho por me darem a certeza de apoio e torcida.
A toda minha família: avós, tios e primos, pelo carinho de sempre. Às minhas irmãs Ana e
Mônica pela convivência, por tudo que dividimos e pelas brigas. Por terem me ensinado a
lidar com as diferenças, por terem dividido a vida toda comigo. Aos meus irmãos Griego e
Ilan por terem se tornado tão importantes ao longo dos anos,
À Joana pela ajuda para escrever e para ter paciência de escrever, por me fazer seguir
sempre em frente, pelo companheirismo e amizade, por dividir comigo quase todos os
pensamentos, pelo convívio diário. Por compreender-me.
Ao Raphael, por trazer toda a música que eu precisava para minha vida.
Resumo do Projeto de Fim de Curso Apresentado ao Curso de Engenharia de Produção da
Escola Politécnica, Departamento de Engenharia Industrial da Universidade Federal do Rio
de Janeiro como um dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro de
Produção.
APLICAÇÃO DE DINÂMICA DE SISTEMAS AO ESTUDO DO
COMPORTAMENTO DAS TAXAS DIÁRIAS DE ALUGUEL DE
SONDAS DE PERFURAÇÃO OFF-SHORE
Lúcia Rosenblatt
Setembro/2006
Orientador: Amarildo da Cruz Fernandes
Palavras-chave: Sondas de Perfuração, Dinâmica de Sistemas, Comportamento de Tarifas
A indústria brasileira de petróleo tem como característica o grande esforço exploratório
offshore, já que os maiores reservatórios do país encontram-se no mar. É cada vez mais
comum no Brasil o uso e desenvolvimento de tecnologias caras para perfuração de poços
em águas profundas e ultra-profundas (superior de 3.000 metros), o que exige grandes
investimentos na etapa de perfuração, chegando à ordem de dezenas de milhões de
dólares.
As sondas de perfuração, equipamento central do processo, são alugadas a taxas diárias
elevadas – da ordem de centenas de milhares de dólares – representando grande parte
desse investimento. Os valores de aluguel seguem regras de mercado como qualquer outro
equipamento. Assim, dependem de uma relação entre tamanho da frota mundial de sondas
– oferta – e da quantidade de sondas em uso – demanda.
Esse trabalho pretende modelar, através da abordagem da Dinâmica de Sistemas, o
funcionamento do mercado de sondas de perfuração de poços de petróleo, tendo como
principal objetivo uma maior compreensão a respeito dos fatores que têm influência sobre
as taxas diárias de aluguel desses equipamentos.
A abordagem selecionada para o estudo do comportamento dos preços de aluguel de
sondas é a Dinâmica de Sistemas. Trata-se de uma metodologia que explicita os interrelacionamentos entre as diversas variáveis de um sistema, permitindo a visualização das
conseqüências internas de estímulos gerados internamente. Foi escolhida por sua
capacidade de auxiliar a compreensão a respeito dos sistemas modelados.
SUMÁRIO
1.
2.
Introdução..................................................................................................................... 11
1.1.
Descrição Geral .................................................................................................... 11
1.2.
Objetivo ................................................................................................................ 12
1.3.
Estrutura do Trabalho ........................................................................................... 12
Exploração e Produção de Petróleo .............................................................................. 14
2.1.
3.
2.1.1.
Prospecção.................................................................................................... 15
2.1.2.
Perfuração..................................................................................................... 16
2.1.3.
Sondas de Perfuração ................................................................................... 20
2.1.4.
Avaliação e Delimitação............................................................................... 28
2.2.
Produção ............................................................................................................... 29
2.3.
Fluxo de Caixa em Exploração & Produção ........................................................ 29
O Mercado de Sondas de Perfuração............................................................................ 31
3.1.
Principais Atores .................................................................................................. 31
3.2.
Oferta e Demanda................................................................................................. 32
3.2.1.
Oferta ............................................................................................................ 32
3.2.2.
Demanda....................................................................................................... 34
3.3.
4.
Valor dos Contratos.............................................................................................. 36
A Dinâmica de Sistemas............................................................................................... 38
4.1.
5.
Exploração............................................................................................................ 14
A Modelagem dos Sistemas ................................................................................. 39
4.1.1.
A Modelagem Soft – Diagramas de Enlaces Causais ................................... 39
4.1.2.
Modelagem Hard - Diagramas de Estoque e Fluxo ..................................... 43
4.1.3.
A Construção dos Modelos .......................................................................... 44
Modelagem do Problema das Tarifas de Sondas.......................................................... 49
5.1.
O Método de Modelagem ..................................................................................... 49
5.2.
Descrição do Modelo............................................................................................ 50
5.2.1.
Setorização do Modelo ................................................................................. 50
5.2.2.
Diagrama de Enlaces Causais....................................................................... 51
5.2.3.
Diagrama de Fluxos e Estoques.................................................................... 64
5.3.
Análise do Modelo ............................................................................................... 69
6.
Conclusão ..................................................................................................................... 72
7.
Referências Bibliográficas............................................................................................ 73
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1 - Classificação de Plataformas Auto-Eleváveis..................................................... 25
Tabela 2 - Classificação de Plataformas Semi-Submersíveis............................................... 27
Tabela 3 - Tamanho da Frota de Perfuração em Águas Profundas por Empresa Proprietária
.............................................................................................................................................. 31
Tabela 4 - Tamanho da Frota de Perfuração em Águas Profundas por Empresa Operadora32
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Evolução das reservas provadas nacionais de petróleo...................................... 14
Gráfico 2 - Desenvolvimento do Mercado de Sondas.......................................................... 34
Gráfico 3 - Evolução Temporal do Número de Sondas em Operação e Preço do Óleo....... 35
Gráfico 4 – Correlação entre Sondas em Operação x Preço do Óleo com Defasagem de 1
Ano ....................................................................................................................................... 36
Gráfico 5 - Evolução de Preços e Utilização Percentual de Sondas Semi-Submersíveis..... 37
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 - Tipos de Sondas Marítimas ................................................................................. 23
Figura 2 - Plataforma auto-elevável ..................................................................................... 24
Figura 3 - Plataforma Semi-Submersível ............................................................................. 26
Figura 4 - Navio Sonda......................................................................................................... 28
Figura 5 - Fluxo de caixa típico de um projeto de exploração e produção de petróleo........ 30
Figura 6 - Diagrama de enlaces causais simples .................................................................. 40
Figura 7 - Representação de um loop de equilíbrio.............................................................. 41
Figura 8 - Quatro comportamentos comuns criados por diferente laços de feedback.......... 42
Figura 9 - Representação de um atraso................................................................................. 43
Figura 10- Representação dos quatro elementos da abordagem hard .................................. 44
Figura 11 - Exemplo de um Simulador de Vôo Gerencial ................................................... 48
Figura 12 - Divisão do Modelo em Setores.......................................................................... 51
Figura 13 - Diagrama de Enlaces Causais ............................................................................ 52
Figura 14 - Primeiro Feedback de Reforço .......................................................................... 58
Figura 15 - Segundo Feedback de Reforço .......................................................................... 59
Figura 16 - Terceiro Feedback de Reforço........................................................................... 60
Figura 17 - Primeiro Feedback de Equilíbrio....................................................................... 61
Figura 18 - Segundo Feedback de Equilíbrio....................................................................... 62
Figura 19 - Terceiro Feedback de Equilíbrio ....................................................................... 63
Figura 20 - Quarto Feedback de Equilíbrio.......................................................................... 64
Figura 21 - Diagrama de Fluxos e Estoques......................................................................... 71
1. Introdução
1.1. DESCRIÇÃO GERAL
A indústria brasileira de petróleo tem como característica o grande esforço exploratório
offshore, já que os maiores reservatórios de óleo e gás do país encontram-se no mar. É cada
vez mais comum no Brasil o uso e desenvolvimento de tecnologias dispendiosas para
perfuração de poços em águas profundas e ultra-profundas (superior a 3.000 metros), o que
exige grandes investimentos na etapa de perfuração, chegando à ordem de dezenas de
milhões de dólares Norte-Americanos.
As sondas de perfuração, equipamento central do processo, são alugadas a taxas diárias
elevadas – da ordem de centenas de milhares de dólares Norte-Americanos – representando
grande parte desse dispêndio. Os valores de aluguel seguem regras de mercado como
qualquer outro equipamento. Assim, dependem de uma relação entre tamanho da frota
mundial de sondas – oferta – e da quantidade de sondas em uso – demanda.
Dada a grande importância do valor da tarifa diária de sondas offshore nos investimentos
em exploração de petróleo, é de grande relevância o estudo do comportamento do mercado
internacional de aluguel de sondas – regido por oferta e demanda – e dos fatores que
influenciam as diárias.
A abordagem selecionada para o estudo do comportamento dos preços de aluguel de sondas
é a Dinâmica de Sistemas. Trata-se de uma metodologia que explicita os interrelacionamentos entre as diversas variáveis de um sistema, permitindo a visualização das
conseqüências internas de estímulos gerados internamente. Foi escolhida por sua notável
capacidade de auxiliar a compreensão e aprendizado a respeito dos sistemas modelados.
11
1.2. OBJETIVO
Esse trabalho pretende modelar, através da abordagem da Dinâmica de Sistemas, o
funcionamento do mercado internacional de sondas de perfuração de poços de petróleo,
tendo como principal objetivo uma maior compreensão a respeito dos fatores que têm
influência sobre as taxas diárias de aluguel desses equipamentos.
O maior conhecimento do comportamento dinâmico das taxas de aluguel dos equipamentos
beneficia tantos as empresas proprietárias de sondas quanto as contratantes, da seguinte
maneira:
- Oferece subsídio para a decisão de construção de novas unidades, protegendo as
empresas fornecedoras das quedas bruscas nos preços ocasionadas por excesso de
oferta. Permite também a antecipação da construção de unidades para que estejam
prontas no momento de alta dos preços.
- Com mais conhecimento sobre a dinâmica das taxas diárias, as empresas contratantes
podem negociar melhor a duração dos contratos, ou antecipar sua renovação a fim de
evitar fazê-lo em momentos de alta de preço bem como pagar os valores mais altos por
longos períodos.
1.3. ESTRUTURA DO TRABALHO
Após a descrição dos objetivos e estrutura do trabalho no Capítulo1, o capítulo 2 inicia-se
com a contextualização do sistema a ser estudado. São abordados os principais aspectos de
Exploração e Produção de petróleo em águas profundas, e onde se situa a etapa de
perfuração nesse processo. Além disso, são apresentadas as sondas de perfuração
propriamente ditas: os principais tipos e os sistemas que as compõem.
O terceiro capítulo trata do funcionamento do mercado internacional de sondas de
perfuração de poços de petróleo. Neste capítulo são explicitados os principais fatores que
influenciam os valores das diárias, a oferta e a demanda de sondas, bem como um breve
histórico do setor.
12
No Capítulo 4 encontra-se uma descrição da metodologia utilizada para a modelagem.
Nesse capítulo é apresentada a Dinâmica de Sistemas e são explicitadas suas origens,
objetivos, principais usos e ferramentas.
O Capítulo 5 descreve o modelo propriamente dito, mostrando todas as etapas seguidas. Na
primeira etapa, ao delimitar e descrever o sistema a ser modelado, apresenta um breve
histórico e o estado atual do mercado mundial de sondas. As outras fases tratam da seleção
das variáveis incluídas no modelo, a investigação dos relacionamentos entre elas, e a
elaboração do diagrama final.
No Capítulo 6, a conclusão do estudo trata da sua eficácia em explicar os relacionamentos
entre as variáveis e o comportamento das tarifas diárias de aluguel de sondas. Mostra
também as questões e conclusões a respeito do sistema modelado levantadas através do
modelo. Além disso, aponta oportunidades de estudos futuros, incluindo a simulação de
cenários a partir do modelo.
13
2. Exploração e Produção de Petróleo
Na extensa cadeia da indústria petrolífera, encontrar as acumulações de petróleo é o
primeiro passo a ser dado. Uma vez constatada a viabilidade técnico-econômica de um
campo ou de um bloco a tarefa é então explotar o óleo, seja em terra (onshore), seja em mar
(offshore). No Brasil grande parte das reservas petrolíferas não se encontra em terra e, sim,
em grandes profundidades d’água (Gráfico 1), acarretando às etapas de exploração e de
produção de petróleo (E&P) a absorção de elevados montantes financeiros, devido à
capacitação tecnológica necessária para prospectar, perfurar e completar poços, produzir e
transportar óleo em profundidades da ordem de mais de 2000 metros. Ao longo desse
capítulo serão descritas as diferentes fases das atividades de Exploração e Produção (E&P).
16
Bilhões de Barris
14
12
10
Terra
8
Mar
6
4
2
0
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
Gráfico 1 - Evolução das reservas provadas nacionais de petróleo
Fonte: ANP (2005)
2.1. EXPLORAÇÃO
O ponto de partida na busca do petróleo é a exploração, que lida com a pesquisa e procura
por acumulações de óleo e gás. A exploração envolve três fases interdependentes e interrelacionadas, sendo elas:
14
1. prospecção – na qual são realizados os estudos preliminares para a localização de uma
jazida;
2.
perfuração- é a fase onde realmente se confirmam ou não as suspeitas de existência de
petróleo;
3. Avaliação e Delimitação - é a fase onde se verifica a atratividade comercial do poço
exploratório, caso seja encontrado petróleo na etapa de perfuração.
2.1.1. PROSPECÇÃO
A busca por óleo e gás requer conhecimentos de geografia, geologia e geofísica. O óleo
cru é, normalmente, encontrado em certos tipos de estruturas geológicas, como as dobras,
falhas e domos salinos, que estão localizados sob diversos terrenos diferentes, numa
grande variedade de climas.
THOMAS (2001) descreve as etapas da exploração de petróleo a seguir:
A fase inicial da exploração de óleo e gás é chamada prospecção. Nesse estágio são
realizados diversos estudos para identificação de reservas de petróleo.
O primeiro passo para quando se procura por locais propensos à acumulação de
hidrocarbonetos é a utilização dos chamados métodos geológicos, que englobam a
elaboração de mapas de geologia de superfície, a inferência da geologia de subsuperfície
e a análise de informações de caráter paleontológico e geoquímico. Essa primeira
avaliação tem o propósito de reconstituir as condições de formação e acumulação de
hidrocarbonetos em determinada região. Um dos métodos utilizados é o de pesquisas
fotográficas aéreas, no qual fotografias tiradas de aviões com câmeras especiais
fornecem vistas tridimensionais da terra, que são utilizadas na determinação de formações
com potencial para abrigar depósitos de óleo e gás.
A seguir são utilizados os métodos potenciais, que permitem o reconhecimento e o
mapeamento das grandes estruturas geológicas que não aparecem na superfície. São
métodos potenciais:
15
-
Estudos de Gravimetria: Grandes massas de rocha densa podem provocar ligeiros
aumentos no valor da aceleração da gravidade em certos locais. Esse fenômeno é base
para a utilização dos estudos de gravimetria como fonte adicional informação sobre as
formações subterrâneas.
-
Estudos de magnetometria: Magnetômetros carregados por aviões medem variações
no campo magnético da terra, possibilitando a localização de formações de rochas
sedimentares. Estas, geralmente, possuem propriedades magnéticas de menor valor
que de outras rochas.
A seguir são feitos os Estudos de Sísmica. Estes estudos fornecem informação a respeito
das características gerais da estrutura de subsuperfície. As medições são obtidas através
de ondas de energia geradas a partir da detonação de cargas, explosivas, do uso de
instrumentos de percussão ou de vibração, e de tiros submarinos de ar comprimido. O
tempo transcorrido entre o início da onda e o retorno de seu eco é fator de determinação
da profundidade do substrato refletor. O uso recente de super computadores para geração
de imagens tridimensionais permitiu grandes melhorias na avaliação dos testes de
sísmica.
2.1.2. PERFURAÇÃO
Quando uma companhia identifica uma possível localização de óleo ou gás, começa a
planejar a perfuração de um poço pioneiro. A perfuração de poços de petróleo representa a
maior parte do custo total de exploração, chegando a 85% dele. Um poço offshore raso ou
um poço onshore profundo pode custar mais de 10 milhões de dólares. Em poços offshore
em águas profundas, ou em áreas remotas como o Ártico, o preço dos poços pode ser bem
maior. Assim, as companhias devem analisar todas as informações obtidas na fase de
prospecção ao determinar se devem perfurar um poço exploratório, e em que localização.
2.1.2.1. Classificação dos Poços
A fase de perfuração pode ser dividida em duas etapas diferentes: perfuração exploratória e
de desenvolvimento. A perfuração exploratória envolve a perfuração de poços para se
16
determinar a presença de hidrocarbonetos. Uma vez descobertos os hidrocarbonetos, para
determinar as dimensões da acumulação, são perfurados poços adicionais para avaliação ou
delineamento. O desenvolvimento do campo é iniciado quando as dimensões de uma
acumulação de hidrocarbonetos são suficientes para o desenvolvimento em escala
comercial. Assim, os poços podem ser classificados de acordo com sua função como:
-
exploratórios quando são perfurados a fim de encontrar e testar reservatórios
desconhecidos;
-
estratigráficos quando o objetivo é obter dados do poço e seu conteúdo para futuras
programações e análise específica;
-
de extensão quando é perfurado nos limites de um campo produtor na esperaça de
expandir as fronteiras do campo;
-
de desenvolvimento quando há perfuração de novos poços de produção ou de injeção
num campo que já está produzindo;
-
especiais quando serão utilizados para alívio de pressão em reservatórios, ou para
injeção de fluidos.
Mesmo com as mais avançadas tecnologias, quando se perfura um poço exploratório não
existe certeza de que óleo ou gás serão encontrados. Caso não se encontre nenhuma
formação, o poço é designado poço seco; caso seja encontrada uma quantidade
economicamente inviável de hidrocarbotetos, ele é chamado subcomercial. Em ambos os
casos, o poço fatalmente deverá um dia ser abandonado e vedado com cimento,
prevenindo assim o fluxo ou vazamento para a superfície, e protegendo o material e a
água existentes no subsolo. O equipamento é removido e os locais são limpos, retornando
às condições originais.
Um poço comercial é aquele no qual foi encontrada uma quantidade de óleo ou gás que
viabiliza técnico-economicamente o desenvolvimento do campo.
17
A tecnologia aumentou muito a taxa de sucesso na busca de depósitos comerciais de óleo
ou gás. Nos EUA, por exemplo, os poços secos ainda representavam 13% de todas as
perfurações no ano de 2003. Mas quando se compara esse valor com os 37% obtidos em
1973, 32% em 1983 e 26% em 1993, percebe-se a evolução significativa. Em se tratando
apenas dos poços exploratórios, o avanço tecnológico foi responsável pela redução dos
índices de poços secos de 78% em 1973 para 53% em 2003. O uso de melhores técnicas de
sísmica e perfuração faz com que seja necessário perfurar cada vez menos poços para
aumentar o suprimento mundial de óleo e gás.
Os poços podem ainda ser classificados de acordo com a sua profundidade – raso, médio,
profundo e ultra profundo - e de acordo com seu percurso - vertical, direcional, horizontal
e lateral.
2.1.2.2. O Processo de Perfuração
Embora as sondas utilizadas para cada tipo de perfuração possam diferir, o processo de
perfuração de cada poço é, geralmente, semelhante.
As atividades de exploração são normalmente de curta duração, envolvendo um número
relativamente pequeno de poços, sendo conduzidas a partir de plataformas de perfuração
móveis. A perfuração de desenvolvimento normalmente ocorre ao longo de um intervalo de
tempo mais extenso, abarcando poços múltiplos em diferentes partes do reservatório.
Os principais métodos de perfuração de poços são descritos a seguir:
Perfuração Percussiva
A percussão é a técnica mais antiga de perfuração de poços. É um método pouco utilizado
atualmente, por ser lento e de profundidade limitada. Uma haste de aço com uma broca
em uma das extremidades é percutida na localização desejada, ocasionando a fratura da
rocha ou esmagamento do solo, permitindo o avanço da broca.
18
Perfuração Rotativa
A perfuração rotativa é o método mais utilizado, tanto para poços de exploração quanto
de produção, atingindo profundidades de mais de 7000m na crosta terrestre. Sondas
leves, montadas sobre caminhões, são utilizadas para perfurar poços rasos para estudos
sísmicos em terra. Sondas rotativas de médias e pesadas – móveis e flutuantes - são
utilizadas no caso de poços de exploração e produção. O equipamento de perfuração
rotativa é montado sobre uma plataforma de perfuração.
Em termos simplificados, o processo de perfuração rotativa utiliza um motor, seja na
superfície ou no fundo do poço, que gira uma coluna conectada a uma broca em sua
extremidade. Essa broca possui “dentes” especiais que auxiliam a quebrar as rochas
encontradas, fazendo um buraco no solo. O diâmetro desses buracos pode variar de 5cm a,
aproximadamente 60cm, mas geralmente encontra-se numa faixa de 20 a 30cm.
Durante a perfuração de um poço, um fluido chamado lama de perfuração circula por
dentro da coluna, passando por orifícios na broca e retornando à superfície através do vão
do poço. A lama de perfuração tem duas funções:
1) carregar os pequenos pedaços de rocha residuais (cascalho) até a superfície para
que possam ser removidos;
2) preencher o vão do poço com fluido para equalizar a pressão e prevenir que água
ou outros fluidos presentes nas formações subterrâneas penetrem no poço durante a
operação.
Perfuração Rotativa Percussiva
O método é uma combinação em que uma sonda rotativa utiliza a circulação de fluido
hidráulico para operar um mecanismo semelhante a um martelo, criando, assim, uma série
de rápidos choques percussivos.
19
2.1.2.3. Perfuração Direcional
A perfuração direcional é uma técnica de perfuração rotativa que direciona a coluna de
perfuração a um caminho curvado conforme a profundidade aumenta. Esse método é
utilizado para que depósitos inatingíveis pela perfuração vertical possam ser atingidos.
Também reduz os custos do projeto, já que permite que diversos poços sejam perfurados
em diferentes direções a partir de uma só plataforma. Perfuração de alcance estendido
permite que reservatórios submarinos sejam atingidos a partir da costa. Muitas dessas
técnicas se tornaram possíveis pelo uso de computadores que dirigem os equipamentos de
perfuração automáticos e de colunas flexíveis, que podem ser elevadas e baixadas sem a
necessidade de conectar e desconectar seções.
Outros Métodos
A perfuração abrasiva utiliza material abrasivo sob pressão (ao invés de brocas) para
romper as diferentes camadas. Há ainda outros métodos, como a perfuração explosiva,
por exemplo.
2.1.3. SONDAS DE PERFURAÇÃO
A sonda de perfuração é o conjunto de equipamentos e acessórios que possibilitam a
perfuração do poço. Nesse trabalho serão tratadas apenas as sondas rotativas, por sua maior
aplicação na indústria.
Uma sonda rotativa é formada por diversos sistemas que permitem o fornecimento de
energia, a sustentação de cargas, a rotação de brocas, o bombeamento de líquidos, a
segurança do poço e o monitoramento constante de diversas condições no processo de
perfuração entre outros. De acordo com THOMAS (2001), os principais sistemas de uma
sonda são:
2.1.3.1. Geração e Transmissão
Trata-se do sistema que gera e transmite a energia elétrica que irá possibilitar todas as
atividades de perfuração. Esse sistema é formado por um conjunto de motores díesel que
20
movimentam geradores de corrente alternada e contínua que permitirão o funcionamento de
bombas de lama, motores da mesa rotativa, guincho, iluminação do campo de exploração e
o funcionamento de muitos outros equipamentos.
2.1.3.2. Sustentação de Cargas e Rotação
É o conjunto de equipamentos que tem como função sustentar e realizar a movimentação
vertical de cargas como tubulações e brocas entre outros. Seus principais elementos são as
polias fixas e móveis, cabos, gancho, amortecedor, swivel, trilho e o motor que propicia a
rotação de brocas.
2.1.3.3. Circulação e Tratamento de Lama
Este sistema exerce a função de tratar a lama que se origina do processo. Quando a broca
executa o movimento de rotação, ao mesmo tempo jateia o fluído de perfuração. A lama
assim que é extraída do poço segue diretamente para um tanque, depois para uma peneira
vibratória onde recebe a primeira separação, em seguida passa por um equipamento
desareiador, um dessiltador, por um mud cleaner e por centrífugas onde ocorre a separação
final de sólidos e líquidos, para que em seguida o fluído ser bombeado novamente para a
broca.
2.1.3.4. Segurança do Poço
O sistema de segurança permite o controle de produção e pressão através de um sistema de
acionamento de válvulas, também é conhecido como árvore de natal. É instalado
imediatamente ao encerramento do processo de perfuração, quando o poço encontra-se
devidamente revestido. Seus principais componentes são uma unidade acumuladora e
acionadora,
painéis
de
controle
remoto,
um
desgaseificador,
um
sistema
de
estrangulamento e BOP que fica na base do poço (onshore ou offshore).
21
2.1.3.5. Monitoração
Permite controle e o gerenciamento das atividades de prospecção. É composto de um
registrador de parâmetros de perfuração; indicador de peso, manômetro, torquímetro,
tacômetro e indicador do nível dos tanques.
2.1.3.6. Classificação das Sondas de Perfuração
As sondas utilizadas na perfuração de poços de petróleo são classificadas de acordo com
sua utilização como terrestres ou marítimas. Se a perfuração ocorrer em terra - conhecida
como onshore - o equipamento utilizado possui brocas que giram para romper a rocha,
trazendo até a superfície o material extraído do subsolo.
As sondas de perfuração terrestres são muito semelhantes entre si. Uma das variáveis é o
transporte para chegar ao local a ser perfurado: nos de fácil acesso, é feito por estradas,
enquanto que nos mais difíceis, como, por exemplo, ilhas ou florestas, há a necessidade de
embarcações ou helicópteros. O sistema de perfuração marítima, offshore, segue os mesmos
moldes da terrestre, contudo, as sondas marítimas diferem entre si por se adequarem às
diferentes profundidades em que atuam.
Esses equipamentos são instalados em plataformas fixas, móveis (auto-eleváveis ou semisubmersíveis) ou sobre navios. A Figura 1 apresenta a configuração dos principais tipos de
plataforma de perfuração marítima, que são apresentados em seguida.
22
Figura 1 - Tipos de Sondas Marítimas
Plataformas Fixas
São instaladas em campos localizados em lâminas d'água de até 300 metros. Elas possuem
a vantagem de serem completamente estáveis, mesmo nas piores condições do mar.
Em todo o mundo, essas plataformas utilizam, com maior freqüência, estruturas moduladas
de aço - a outra opção é o concreto. A instalação dos equipamentos no local de operação é
feita com estacas cravadas no solo marinho.
Estes verdadeiros "gigantes de aço" são projetados para receber todos os equipamentos de
perfuração, estocagem de material, alojamento de pessoal e todas as instalações necessárias
para a produção dos poços de petróleo.
Plataformas Auto-eleváveis
As plataformas auto-eleváveis (Figura 2) são constituídas basicamente de uma balsa
equipada com estrutura de apoio, ou pernas, que, acionadas mecânica ou hidraulicamente,
movimentam-se para baixo até atingirem o fundo do mar. Em seguida, inicia-se a elevação
da plataforma acima do nível da água, a uma altura segura e fora da ação das ondas. Essas
23
plataformas são móveis, sendo transportadas por rebocadores ou por propulsão própria.
Destinam-se à perfuração de poços exploratórios na plataforma continental, em lâmina
d`água que variam de 5 a 130m - na zona situada entre a praia e o início dos abismos
oceânicos.
Figura 2 - Plataforma auto-elevável
Fonte: Thomas, 2001
Nas análises de mercado, as plataformas auto-eleváveis são subdivididas nos grupos
explicitados na Tabela 1:
24
Tabela 1 - Classificação de Plataformas Auto-Eleváveis
Fonte: ODS-Petrodata (2006)
Categoria
Grupo
Características
200ft
Operam em lâminas d’água de até 200 pés
(aproximadamente, 61 metros)
300ft
Operam em lâminas d’água entre 201 e 300 pés
(aproximadamente, 91,5 metros)
Standard
Premium Projetadas para trabalhar a mais de 300 pés em
ambiente benigno
High Spec
Harsh
Projetadas para trabalhar em ambientes hostis,
como a Noruega
Plataformas Submersíveis
Esse tipo de plataforma é pouco utilizado, pois só opera em locais de águas calmas,
tipicamente rios e baías com pequena lâmina d’água. Constistem de uma estrutura montada
sobre um flutuador, e são levadas por rebocadores até o local de perfuração, onde são
lastreadas até que seu casco se apóie no fundo.
Plataformas Flutuantes
As plataformas flutuantes podem ser de dois tipos: semi-submersíveis (Figura 3) ou naviossonda (Figura 4), como descrito a seguir:
A. Plataformas Semi-Submersíveis
As plataformas semi-submersíveis são compostas de uma estrutura de um ou mais
conveses, apoiada em flutuadores submersos. Uma unidade flutuante sofre movimentações
devido à ação das ondas, correntes e ventos, com possibilidade de danificar os
equipamentos a serem descidos no poço. Por isso, torna-se necessário que ela fique
25
posicionada na superfície do mar, dentro de um círculo com raio de tolerância ditado pelos
equipamentos de subsuperfície, operação esta a ser realizada em lamina d`água. Dois tipos
de sistema são responsáveis pelo posicionamento da unidade flutuante: o sistema de
ancoragem e o sistema de posicionamento dinâmico.
O sistema de ancoragem é constituído de 8 a 12 âncoras e cabos e/ou correntes, atuando
como molas que produzem esforços capazes de restaurar a posição do flutuante, quando ela
é modificada pela ação das ondas, ventos e correntes.
No sistema de posicionamento dinâmico, não existe ligação física da plataforma com o
fundo do mar, exceto a dos equipamentos de perfuração. Sensores acústicos determinam a
deriva, e propulsores no casco, acionados por computador, restauram a posição da
plataforma.
As plataformas semi-submersíveis podem ou não ter propulsão própria. De qualquer forma,
apresentam grande mobilidade, sendo as preferidas para a perfuração de poços
exploratórios. A profundidade de operação das plataformas que apresentam sistema de
ancoragem é limitada, enquanto que as que utilizam o posicionamento dinâmico podem
perfurar em lâmina d´água de cerca de 5000 metros.
Figura 3 - Plataforma Semi-Submersível
Fonte: Thomas, 2001
Para avaliações mercadológicas, essas plataformas são divididas em duas categorias e cinco
gerações, determinadas pelo ano do término de sua construção, como mostra a Tabela 2:
26
Tabela 2 - Classificação de Plataformas Semi-Submersíveis
Fonte: ODS-Petrodata (2006)
Categoria
Standard
Geração
Término da Construção
1a geração
até 1973
2a geração
entre 1973 e 1981
3a geração
entre 1982 e 1985
4a geração
entre 1986 e 1996
5a geração
a partir de 1997
High Spec
B. Navios-Sonda
Navio-sonda é um navio projetado para a perfuração de poços submarinos situados em
águas muito profundas. Sua torre de perfuração localiza-se no centro do navio, onde uma
abertura no casco permite a passagem da coluna de perfuração. Da mesma forma que as
plataformas semi-submersíveis, os navios mais modernos são equipados com sistemas de
posicionamento dinâmico. Por meio de sensores acústicos, propulsores e computadores, são
anulados os efeitos do vento, ondas e correntezas, que geralmente deslocam o navio de sua
posição.
27
A utilização dos navios-sonda em perfurações proporciona algumas vantagens em relação
aos outros tipos de plataformas: grande capacidade de estocagem, perfuração de poços em
qualquer profundidade e operação sem a necessidade de barcos de apoio ou de serviços.
Figura 4 - Navio Sonda
Fonte: Thomas, 2001
Plataforma Tension Leg
Esse tipo de plataforma é semelhante à semi-submersível, porém suas pernas principais são
ancoradas no fundo do mar por meio de cabos tubulares. São utilizadas no desenvolvimento
de campos. O grau de flutuação da plataforma permite que suas pernas mantenham-se
tracionadas, o que reduz drasticamente o movimento da plataforma. Assim, as operações de
perfuração e completação funcionam como numa plataforma fixa.
2.1.4. AVALIAÇÃO E DELIMITAÇÃO
Após a definição de que existe petróleo, é necessário descobrir se o reservatório tem
aproveitamento comercial ou não. A fase de avaliação é caracterizada por testes de
avaliação da descoberta, a fim de se estimar o volume potencial do reservatório e sua
produção diária.
Se o poço exploratório produz petróleo dentro das características comerciais, o próximo
passo é delimitar a descoberta e estimar com maior precisão o volume das reservas. Isto é
realizado perfurando-se poços de delimitação ao redor do poço pioneiro, de acordo com os
28
mapas sísmicos. Caso as reservas forem comerciais, então prossegue-se com as fases de
desenvolvimento da produção.
2.2. PRODUÇÃO
O poço é preparado para produzir, através da execução da coluna de produção. São
penetrados tubos de aço e uma camada de cimento em torno deles, para evitar a penetração
de fluidos indesejáveis e garantir a estabilidade estrutural do poço. No interior da coluna de
produção são introduzidos tubos de menor diâmetro por onde passa o petróleo.
A produção é implementada através dos poços de desenvolvimento, as quais, durante
dezenas de anos, irão extrair petróleo do subsolo. Junto aos poços são instalados
equipamentos que separam o óleo da água e do gás, para estocagem e transporte. A
instalação de um sistema completo de produção no mar demanda alguns anos e exige
elevados investimentos. Tanto a exploração quanto a produção no mar são bem mais
dispendiosas que em terra.
2.3. FLUXO DE CAIXA EM EXPLORAÇÃO & PRODUÇÃO
Um aspecto importante dos fluxos de caixa na fase de Exploração e Produção é que grandes
montantes de capital precisam ser investidos em sofisticadas tecnologias, durante longos
períodos, que envolvem as fases de exploração, avaliação e desenvolvimento dos campos,
até que eles possam começar a gerar retornos para as empresas. Estes retornos, iniciados
quando o campo inicia efetivamente sua produção, tendem a aumentar até certo nível, no
qual devem passar um período de relativa estabilidade, até que comecem a decair, devido à
diminuição da pressão no interior do reservatório, embora existam técnicas capazes de
minimizar este problema. A queda prossegue até que o volume produzido seja incapaz de
compensar os custos operacionais e haja o abandono do poço, incorrendo-se num custo
final de descarte. (Natal, 2003)
A Figura 5 ilustra um fluxo de caixa típico de um projeto desta natureza.
29
Exploração
Avaliação
Desenvolvimento
Figura 5 - Fluxo de caixa típico de um projeto de exploração e produção de petróleo
Fonte: NATAL (2003)
Um dos indicadores mais utilizados na avaliação de projetos tendo como base a estimativa
de seu fluxo de caixa é o valor presente líquido descontado (VPL). Trata-se da
consideração do valor do dinheiro no tempo, sob a visão do custo de oportunidade. Isso
porque o dinheiro investido no projeto poderia estar, alternativamente, investido em algum
tipo de aplicação rendendo juros e sofrendo reajustes devido à inflação. Além disso, existe
a possibilidade de que os investimentos a serem feitos dependam de financiamentos, a uma
dada taxa de juros (Natal, 2003).
Logo, tanto o VPL, quanto os demais indicadores utilizados para este fim, apresentam
grande sensibilidade em relação aos gastos realizados nas primeiras etapas. Assim,
pequenas alterações em valores referentes às fases iniciais da utilização de um campo,
principalmente nas fases intensivas em investimentos pesados, podem provocar um impacto
muito significativo no resultado global do projeto (Natal, 2003).
Fica clara, então, a relevância do estudo do comportamento das tarifas diárias de sonda. O
maior conhecimento dos fatores que influenciam esses preços e o mercado como um todo
podem abrir espaço para a assinatura de contratos mais vantajosos no futuro, reduzindo,
assim, custos de extrema importância para o processo.
30
3. O Mercado de Sondas de Perfuração
3.1. PRINCIPAIS ATORES
O mercado de sondas de perfuração é constituído por uma frota internacional e móvel,
dominado por grandes empresas. Ao contrário do que acontece com as sondas de produção
de óleo e gás, nenhuma empresa operadora possui frota própria de sondas de perfuração.
A Tabela 3 apresenta o número de sondas de operação em águas profundas (lâmina d’água
superior a 3000m) por empresa proprietária em maio de 2006. Foram consideradas sondas
semi-submersíveis e navios-sonda alocados em todos os continentes. Pode-se perceber que
num mercado formado por 39 companhias, as três maiores (Transocean, Diamond Offshore
e Noble) detêm mais de 49% de toda a oferta de sondas com essas especificações.
Tabela 3 - Tamanho da Frota de Perfuração em Águas Profundas por Empresa Proprietária
Fonte: ODS-Petrodata (2006)
Tamanho da
Participação Somatório
Frota (sondas)
Transocean
34
26.98%
27.0%
Diamond Offshore
15
11.90%
38.9%
Noble
13
10.32%
49.2%
GlobalSantaFe
7
5.56%
54.8%
Pride
5
3.97%
58.7%
A.P. Moller
3
2.38%
61.1%
Atwood
3
2.38%
63.5%
ENSCO
3
2.38%
65.9%
Saipem
3
2.38%
68.3%
SeaDrill Ltd
3
2.38%
70.6%
Outras (29 empresas)
37
29.37%
100.0%
Total
126
Empresa
As empresas produtoras de óleo e gás afretam as embarcações e utilizam os serviços das
empresas proprietárias de sondas através de contratos de duração variável. Atualmente, os
contratos têm duração medida em anos. Em períodos de desaquecimento do mercado, é
31
possível contratar o serviço de perfuração de um único poço, o que pode levar,
aproximadamente, três meses.
A empresa que afreta uma sonda é conhecida como a operadora daquele equipamento, pois
é quem define quais poços serão perfurados – localização e especificações - durante a
vigência daquele contrato. A Tabela 4 mostra o tamanho da frota de perfuração em águas
profundas operada pelas principais companhias em maio de 2006. De um total de 25
empresas operando sondas em águas profundas, as quatro maiores (Petrobras, British
Petroleum, Total e Shell) são responsáveis pela operação de 50% delas.
Tabela 4 - Tamanho da Frota de Perfuração em Águas Profundas por Empresa Operadora
Fonte: ODS-Petrodata (2006)
Tamanho da
Participação Somatório
Frota (Sondas)
Petrobras
23
26.1%
26.1%
British Petroleum
9
10.2%
36.4%
Total
6
6.8%
43.2%
Shell
6
6.8%
50.0%
Kerr-McGee
5
5.7%
55.7%
ExxonMobil
5
5.7%
61.4%
Eni
4
4.5%
65.9%
Amerada Hess
4
4.5%
70.5%
Outras (17 empresas)
26
29.5%
100.0%
Total
88
Operador
Deve-se perceber que, apesar de a perfuração de poços ser uma atividade de alto risco, as
empresas dedicadas a essa atividade não são diretamente afetadas. O produto que devem
entregar é o poço perfurado, sendo remuneradas por dia de operação, independentemente
do resultado daquela campanha, em termos de volume de óleo encontrado.
3.2. OFERTA E DEMANDA
3.2.1. OFERTA
A oferta de sondas de perfuração de poços está fortemente relacionada com as tarifas
diárias de sondas, já que, quanto mais altos os valores envolvidos nos contratos, maior o
interesse em oferecer os equipamentos. Porém, sabe-se que, além da oferta ser fortemente
32
influenciada pelas tarifas diárias de sondas, ela é fator de grande peso na própria formação
desses preços, definidos pelo mercado através do desequilíbrio entre oferta e demanda.
Como principal fator limitador da oferta encontra-se a capacidade de construção de sondas,
definida através do número de estaleiros capacitados. De acordo com o editorial da
Offshore Rig Monthly de março de 2006, atualmente há indícios de saturação da capacidade
de construção, e estaleiros com pouca ou nenhuma experiência no setor já começam a ser
contratados.
Outro fator que influencia indiretamente a oferta é o tempo de construção. Dado que uma
sonda leva aproximadamente dois anos para ficar pronta, é comum que, em períodos de
aquecimento do setor, várias unidades comecem a ser construídas simultaneamente. Como
a frota em construção leva algum tempo para entrar no mercado e provocar redução no
valor dos contratos, é comum que sejam construídas mais sondas que o necessário. Quando
todas elas ficam prontas, acaba ocorrendo excesso de oferta. Esse comportamento pode ser
observado no Gráfico 2, que compara oferta total, oferta efetiva 1 e demanda de sondas.
Algumas empresas do setor já começam a se precaver contra a ociosidade de suas frotas
através de alguns artifícios. Em muitos casos, uma sonda nova só começa a ser construída
com um contrato de, no mínimo, cinco anos de operação assinado. Porém, essas iniciativas
ainda são incipientes para a proteção do setor como um todo.
1
Oferta efetiva: Número de sondas que podem ser operadas no período. É a oferta total de sondas reduzida
das que estão em manutenção.
33
No de Sondas
Oferta Total
Oferta Efetiva
Demanda
Gráfico 2 - Desenvolvimento do Mercado de Sondas
Fonte: RS Platou Offshore, 2005
3.2.2. DEMANDA
O preço do óleo influencia fortemente a demanda por sondas de perfuração. Isso porque o
óleo a preços mais altos viabiliza mais projetos na área de E&P e, mesmo, a perfuração de
mais poços exploratórios. Tal relação é demonstrada numericamente a seguir:
O Gráfico 3 apresenta a evolução das variáveis preço do óleo e sondas em operação
(representativa da demanda) ao longo do tempo. O número de sondas em operação,
extraído da publicação Baker Hughes Incorporated Worldwide Rig Count (2006),
representa a quantidade média anual de sondas em atividade 2 no mundo. Sondas em
trânsito, perfurando menos de 15 dias no mês ou utilizadas para outras atividades como
teste de produção ou completação de poços não estão incluídas nesses números. O valor do
barril de óleo foi extraído da BP Statistical Review of World Energy (2006) e representa o
valor do barril de óleo cru em dólares Norte-Americanos de janeiro de 2004.
2
Sondas em atividade num mês: aquelas que exerceram atividade de perfuração por no mínimo 15 dias no
período; sondas em trânsito não são consideradas ativas.
34
Através do Gráfico 3, pode-se inferir que há similaridades entre a evolução do preço do
óleo e da quantidade de sondas em operação no mundo ao longo do tempo, sendo que a
curva do número de sondas parece estar defasada com relação à do preço do óleo. Para
comprovar a hipótese, o Gráfico 4 mostra a quantidade média de sondas em operação em
cada ano como função do preço médio do barril de óleo no ano anterior (defasagem de um
6000
100.00
5000
4000
80.00
60.00
3000
40.00
2000
20.00
1000
0
US$ - 2004
ano). Observa-se uma forte correlação entre as variáveis, com R2 próximo de 88%.
19
75
19
77
19
79
19
81
19
83
19
85
19
87
19
89
19
91
19
93
19
95
19
97
19
99
20
01
20
03
0.00
Ano
Numero de Sondas em Operação
Preço do Óleo
Gráfico 3 - Evolução Temporal do Número de Sondas em Operação e Preço do Óleo
Fonte: Baker Hughes (2006), British Petroleum (2005)
35
Número de Sondas em
Operação
Sondas em Operação (t+1) x Preço do Óleo (t)
y = 56.931x + 538.61
2
R = 0.8806
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
Preço do Óleo (US$ - referência 2004)
Gráfico 4 – Correlação entre Sondas em Operação x Preço do Óleo com Defasagem de 1 Ano
Fonte: Baker Hughes (2006), British Petroleum (2005)
3.3. VALOR DOS CONTRATOS
O valor dos contratos é estabelecido em tarifas diárias que, num determinado momento
podem variar com a região em que a sonda está operando, com suas características técnicas
e com a duração do contrato propriamente dito. Além disso, ao longo do tempo, o valor dos
contratos varia principalmente de acordo com a defasagem entre a quantidade demandada e
ofertada de sondas. O comportamento do valor dos contratos ao longo do tempo é o
principal objeto de estudo desse trabalho.
No Gráfico 5 pode-se observar a evolução da tarifa de sondas semi-submersíveis ao longo
dos anos. É perceptível que as variações de preço acompanham a curva de utilização
percentual. Numa segunda análise, percebe-se que a curva de preços tem comportamento
cíclico, alternando períodos de alta e baixa, e atingindo picos maiores a cada ciclo. A
tendência geral da curva é crescente. Assim, os editoriais de publicações como a RS Platou
Offshore Rig Market Status Report (2006) e a ODS-Petrodata Offshore Rig Monthly (2006)
expõem a preocupação do setor com relação à alta acentuada de preços no período e, não
sem razão, antevêem uma queda brusca de preços como a ocorrida em 1998 com
conseqüente crise do setor.
36
O modelo desenvolvido nesse trabalho tem como principal objetivo explicar o
comportamento dessa curva, com oscilações periódicas e tendência de crescimento da
Diária de Sondas no longo prazo.
A metodologia da Dinâmica de Sistemas foi utilizada no desenvolvimento do modelo, por
sua capacidade de explicar o comportamento dos sistemas ao longo do tempo. Esta
metodologia está explicada no Capítulo 4, a seguir.
US$1000
Utilização Percentual (%)
% Utilização
Tarifa Diária
Tarifas
diárias para
sondas de
2a mão
Ano
Gráfico 5 - Evolução de Preços e Utilização Percentual de Sondas Semi-Submersíveis
Fonte: RS Platou Offshore, 2005
37
4. A Dinâmica de Sistemas
A Dinâmica de Sistemas (DS) é uma metodologia de modelagem desenvolvida por Jay
Forrester no Massachussetts Institute of Tecgnology (MIT) na década de 1950. Seu
principal objetivo é possibilitar a compreensão e discussão do comportamento de sistemas
complexos, os quais estão em constante transformação.
Pode-se utilizar a Dinâmica de Sistemas apenas em sua abordagem qualitativa, com a
intenção de gerar debates sobre a realidade e aumentar o conhecimento a respeito do
sistema estudado. A abordagem quantitativa, através do uso de simulação, busca solucionar
problemas específicos de forma quantitativa, oferecendo soluções e otimizações através de
modelos que respondem aos estímulos como nos sistemas reais. Dessa forma, a DS
proporciona uma visão que vai além dos eventos isolados, permitindo a observação de
padrões de comportamento ao longo do tempo.
Tanto a abordagem quantitativa quanto a qualitativa procuram apresentar as relações entre
as partes do sistema, mostrando que as mudanças que este sofre são freqüentemente
conseqüência de sua própria estrutura.
A compreensão dos padrões de comportamento do sistema como um todo origina-se da
análise de inter-relações entre suas diversas partes, oferecendo uma mudança de
perspectiva, ao mostrar de que maneira a própria estrutura do sistema ocasiona seus
sucessos e falhas. A estrutura passa a ser representada como uma série de relacionamentos
causais, onde as decisões tomadas sempre têm conseqüências, nem todas elas intencionais.
Algumas delas podem ser imediatamente percebidas; outras só virão à tona após algum
tempo, até mesmo anos. O uso da simulação permite que se testem essas decisões,
avaliando seu impacto imediato e no médio e longo prazo.
Ao conjunto de relações de causa e efeito entre as variáveis de um sistema dá-se o nome de
Diagrama de Enlaces Causais. Essa representação faz da metodologia uma boa maneira de
comunicar não apenas o que pode acontecer, mas, também, o porquê.
38
4.1. A MODELAGEM DOS SISTEMAS
Segundo FERNANDES (2003), em Dinâmica de Sistemas é possível representar um
sistema através de duas abordagens: a soft – ou qualitativa – ou a hard – quantitativa. A
modelagem soft, por si só, permite um maior entendimento a respeito do sistema e estimula
a reflexão a seu respeito, porém a hard se presta à simulações, possibilitando o teste de
hipóteses. Apesar das diferenças, as técnicas não são excludentes. Também não há na
literatura um consenso com relação a se partir da abordagem hard ou soft para modelar um
sistema. Muitas vezes o modelo surge de uma alternância cíclica entre as abordagens.
Nesse caso, cada avanço no Diagrama de Enlaces Causais gera revisões e atualizações no
mapa hard e vice-versa, até que se chegue a uma versão final de ambos, que são
complementares para a devida compreensão da dinâmica do sistema que modelam.
4.1.1. A MODELAGEM SOFT – DIAGRAMAS DE ENLACES CAUSAIS
Os efeitos diretos de uma variável do sistema sobre as outras podem ser de fácil
compreensão quando analisados isoladamente, mas tornam-se complexos quando
combinados em grandes cadeias. A abordagem soft em Dinâmica de Sistemas tem como
base a criação de Diagramas de Enlaces Causais para ilustrar essas cadeias. Esses
diagramas apresentam todas as variáveis consideradas no modelo e contêm conectores para
a representação dos relacionamentos entre elas. Também incluem algumas informações a
respeito de como funcionam esses relacionamentos.
Os símbolos mais comumente utilizados são os sinais de “+” e de “-”. O sinal de “+” indica
uma “alteração no mesmo sentido”. Por exemplo, quando dizemos que um aumento no
número de nascimentos provoca um aumento no tamanho da população. Uma outra forma
de expressar esse relacionamento é dizer que o número de nascimentos “afeta
positivamente” o tamanho da população. O sinal de “-“ indica “alteração em sentido
contrário”. Assim, relacionamento entre preço e número de vendas poderia ser representado
dessa forma, pois de maneira geral um aumento no preço provoca uma redução no número
de vendas. Diz-se que o preço “afeta negativamente” o número de vendas.
39
Na Figura 6 pode-se observar um Diagrama de Enlaces Causais simples, representando um
relacionamento em que a utilização de bens consumidores de óleo afeta positivamente a
demanda de óleo, que afeta também positivamente o preço do óleo. Este, por sua vez, tem
um efeito negativo sobre a utilização de bens consumidores de óleo.
+
Utilização de bens
consumidores de
óleo
Demanda de Óleo
-
Preço do Óleo
+
Figura 6 - Diagrama de enlaces causais simples
Fonte: Autor
Os diagramas de enlace causal cumprem dois papéis importantes ao comunicar os
pressupostos estruturais do modelo. O primeiro deles é servir como um esboço de suas
hipóteses causais, e o segundo é simplificar sua ilustração, possibilitando maior
conhecimento a respeito do sistema e fornecendo espaço para debates com relação ao seu
funcionamento.
4.1.1.1. Enlaces (Feedbacks ou Loops)
O conceito de feedback explicita que alguns enlaces causais estão interligados de maneira
que causa e efeito se alimentam mutuamente. Isso ocorre em todos os tipos de sistemas do
mundo real, apesar de muitas vezes não ficar explícito. Assim, a perturbação em um
elemento tem o potencial de ocasionar uma variação nele próprio como resposta.
O diagrama apresentado na Figura 6 ilustra o feedback existente no exemplo de preço e
consumo de óleo. Um aumento no preço do óleo provoca a redução da utilização de bens
consumidores de óleo, reduzindo assim a demanda de óleo, o que por sua vez implicará
numa redução do preço do óleo, aumentando novamente a utilização dos bens
40
consumidores de óleo. Denomina-se esse tipo de enlace como loop de equilíbrio ou
negativo, pois há uma tendência à inibição ou controle do efeito inicial. No caso, uma ação
na variável produz efeito contrário sobre ela mesma no fim de um ciclo. Loops de reforço
ou positivos são aqueles em uma ação na variável produzirá uma nova variação no mesmo
sentido no fim do ciclo.
Os enlaces também devem ser explicitados nos diagramas, como sugerido na Figura 7. No
caso, a letra “E” simboliza que esse é um loop de equilíbrio. Poderia ser usado também um
símbolo “-”. Caso se tratasse de um loop de reforço, deveria ser simbolizado pela letra “R”
ou pelo sinal “+”.
+
Utilização de bens
consumidores de
óleo
E
Demanda de Óleo
-
Preço do Óleo
+
Figura 7 - Representação de um loop de equilíbrio
Fonte: Autor
Os relacionamentos de feedback podem produzir uma gama de comportamentos nos
sistemas reais, assim como na simulação desses sistemas. A Figura 8 ilustra quatro
comportamentos comuns criados por diferentes combinações de feedback.
41
Crescimento
Exponencial
Goal-Seeking
Em Forma de S
Oscilante
Figura 8 - Quatro comportamentos comuns criados por diferente laços de feedback
Fonte: PowerSim (2003), Adaptado
4.1.1.2. Atrasos
Nem todas as relações de causa e efeito ocorrem instantaneamente, e é comum que as
conseqüências de uma ação ou decisão só apareçam depois de vários dias, meses, e até
mesmo anos.
Ao distanciamento temporal entre certos comportamentos e suas conseqüências chamamos
atraso. Esse fenômeno é responsável por comportamentos complexos e interessantes até
mesmo em sistemas sem nenhuma estrutura de feedback ou com relacionamentos causais
de baixa complexidade.
Os atrasos são representados no diagrama por duas barras paralelas ao longo do
relacionamento que produz o efeito com atraso. O atraso representado na Figura 9 explicita
que quando o preço do óleo aumenta, há um decorrente aumento no número de sondas
entrando em operação, mas que esse efeito não é imediato.
42
Preço do Óleo
Sondas Entrando
em Operação
Figura 9 - Representação de um atraso
Fonte: Autor
4.1.2. MODELAGEM HARD - DIAGRAMAS DE ESTOQUE E FLUXO
Apesar de sua grande utilidade na compreensão dos sistemas, uma abordagem meramente
qualitativa não permite a simulação computacional do comportamento das estruturas
sistêmicas ao longo do tempo, dificultando assim a antecipação de estruturas futuras a partir
dos modelos soft (POWERSIM, 2003).
Segundo
FERNANDES
(2003)
a
abordagem
quantitativa
(hard)
consiste
do
desenvolvimento de um modelo passível de simulação computacional utilizando-se as
características estruturais explicitadas nos diagramas de enlace causal. Assim, torna-se
possível acompanhar a evolução de um sistema ao longo do tempo e dentro de um período
de interesse.
Assim como os modelos qualitativos são apresentados através dos diagramas de enlaces
causais, a persperctiva hard da Dinâmica de Sistemas conta com os Diagramas de Estoque
e Fluxo. Segundo FERNANDES (2003), nessa abordagem qualquer sistema pode ser
descrito através de uma combinação de quatro elementos:
− Os estoques, que representam o estado de um recurso, como por exemplo o número de
sondas existentes no mundo;
− Fluxos, que são atividades que produzem crescimento ou redução dos estoques. Por
exemplo, a construção de novas sondas;
− Os conversores, que processam informações através dos estoques e fluxos, ou
representam fontes de informação externas ao sistema;
43
− Conectores, que fazem a ligação entre conversores, fluxos e estoques.
Estoque
Fluxo
Conversor
Conector
Figura 10- Representação dos quatro elementos da abordagem hard
Fonte: FERNANDES (2003), Adaptado
4.1.3. A CONSTRUÇÃO DOS MODELOS
Um dos objetivos dos modelos em Dinâmica de Sistemas é a compreensão do
comportamento do sistema ao longo do tempo. A compreensão da estrutura de um sistema
é um primeiro passo crítico para o projeto e implementação políticas efetivas de gestão, e o
conhecimento do padrão de comportamento de um sistema pode dizer muita coisa sobre
sua estrutura.
Um modelo de DS pode melhorar o entendimento de problemas complexos de duas
maneiras. A condução de experimentos num modelo pode ser utilizada para o teste de
políticas alternativas, mas a participação das pessoas na construção do modelo já pode
trazer grandes benefícios. Assim, é importante que os gestores dos sistemas sejam
envolvidos, desde o início, no processo de construção do modelo.
O processo de desenvolvimento de um modelo segue as seguintes etapas:
- Definição do problema;
- Desenvolvimento de hipóteses;
- Teste de hipóteses;
- Teste de políticas.
44
4.1.3.1. Definição do Problema
Uma questão importante na construção de modelos de Dinâmica de Sistemas é a
importância de se modelar o problema que se deseja estudar, ao invés do sistema completo.
Manter o foco num problema específico fornece limites ao modelo e força o modelador a
levar em consideração apenas variáveis que se relacionem especificamente com o problema
em questão.
É essencial focar a modelagem num problema específico desde o princípio, ainda que o
entendimento de qual problema deva ser estudado possa se alterar ao longo do processo.
4.1.3.2. Desenvolvimento de Hipóteses (mapeamento de modelos mentais)
A partir de um problema claramente definido, o primeiro passo para a construção de um
modelo é o desenvolvimento de uma teoria que explique porque o sistema apresenta
determinado comportamento. Ferramentas como diagramas de enlaces causais e redes de
fluxos e estoques podem ser utilizadas para mapear um conjunto de premissas a respeito
dessas causas.
O processo de desenvolvimento de diagramas de enlaces causais varia muito, mas
RADZICKI (1997) fornece o seguinte guia para o mapeamento dos modelos mentais:
1. Listar as variáveis do sistema que são diretamente relevantes à definição do
problema. Por exemplo, se o problema for relacionado à perda de lucros de uma
fábrica, devem aparecer variáveis como: custo unitário, vendas, número de
funcionários, estoques, preço da concorrência, entre outros.
2. Ligar as variáveis listadas na primeira etapa através de relações causais,
explicitando se a relação é positiva ou negativa. Ao longo da construção desse
diagrama, pode-se acrescentar ou excluir variáveis conforme o necessário. No
entanto, a definição do problema deve ser mantida em mente durante o todo o
processo.
45
3. Conforme o diagrama evolui, devem ser estudadas as estruturas de feedback que
estão sendo formadas. Todos os loops devem ser identificados como de reforço ou
de equilíbrio.
Ainda segundo RADZIKCI (1997), esta é uma etapa importante no que diz respeito à coleta
de informação através de brainstorming com grupos, dados reais do problema, estudo da
bibliografia existente e experiência pessoal.
Nessa fase devem ser estabelecidos os estados de referência do sistema. Trata-se de
gráficos do comportamento das suas principais variáveis ao longo do tempo. Esses gráficos
podem ser baseados em percepções qualitativas ou em dados reais, e servirão como
referencial para a validação do modelo, facilitando a descoberta de seus pontos
problemáticos. Nesse momento deve ser feita uma revisão da lista de variáveis
representadas no modelo, estabelecendo unidades de medida para elas e excluído as que
sejam consideradas irrelevantes para a estrutura.
4.1.3.3. Teste de Hipóteses (desafio aos modelos mentais)
A teoria desenvolvida deve, então, ser traduzida num modelo computacional para que possa
ser testada. Realizam-se experimentos a fim de verificar se o modelo mental é capaz de
recriar o comportamento observado nos estados de referência do sistema.
A representação matemática requer grande precisão das relações entre os diferentes
elementos dos sistemas. A necessidade de se formular um modelo matemático consistente
desafia os modelos mentais iniciais, provocando uma evolução do entendimento do sistema
e, conseqüentemente, alterações no Diagrama de Enlaces Causais.
Antes de cada rodada de simulação, deve ser estabelecido qual o comportamento esperado
nas condições propostas. Se o resultado for diferente, há algo errado na tradução
computacional, ou mesmo nas premissas do próprio modelo.
No caso de modelos complexos, convém que sejam definidos setores de parametrização.
Assim, testam-se as relações em partes isoladas do modelo, facilitando a identificação dos
46
problemas. Depois, reúnem-se os diferentes setores para que possam ser testados em
conjunto.
4.1.3.4. Teste de Políticas (aprimorando os modelos mentais)
A partir de um modelo-base que pareça capaz de explicar o comportamento do problema
em questão, devem-se buscar políticas de intervenção que levem a comportamentos de
longo prazo mais desejáveis.
Uma boa maneira de dar início a esse processo é através da identificação das decisõeschave, indicadores e incertezas associadas ao problema. A partir daí, podem ser testados
diferentes conjuntos de decisões sob cenários variados com relação às incertezas. Devem
ser analisados os resultados de curto e longo prazo.
Ao longo do processo de desenvolvimento de um modelo de Dinâmica de Sistemas, o
modelador cria um mapa complexo de interrelações e uma compreensão melhor sobre o
comportamento do sistema ao longo do tempo, quando submetido diferentes políticas e
cenários. Comunicar a visão adquirida com aqueles que não participaram da confecção do
modelo é sempre um grande desafio. Isso pode ser feito através da construção dos
chamados simuladores de vôo gerenciais. Trata-se de ferramentas que proporcionam aos
gestores um “campo de prática”, permitindo que eles próprios testem diferentes cenários e
políticas. Através desses simuladores, eles podem testar e conhecer o funcionamento do
modelo e compará-lo ao sistema real, para então melhorar sua própria compreensão a
respeito dos efeitos de curto e longo prazo de diferentes decisões. Um exemplo de
simulador de vôo gerencial pode ser visto na Figura 11.
O usuário de um simulador de vôo gerencial assume a posição de gestor do sistema
modelado. A cada período (ano, mês, etc.) ele deve tomar decisões que o permitam atingir
determinado objetivo. Para isso, utilizam-se interfaces amigáveis que tornam acessíveis
todos os controles e informações necessárias, como:
- Decisões, realizadas através de controles como caixas de entrada para valores,
alavancas, dials, interruptores;
47
- Valores instantâneos de algumas variáveis de controle permitem ao usuário a
visualização do estado do sistema em determinado instante;
- Gráficos e tabelas apresentam o comportamento do sistema ao longo do tempo,
permitindo o estudo de tendências;
- Condições Iniciais devem ser disponibilizadas ao usuário como parte do processo de
experimentação do modelo. Através desses controles, o usuário define o estado das
incertezas do sistema – e conseqüentemente o cenário no qual vai trabalhar.
A próxima sessão trata da modelagem do problema das tarifas de sondas. Nela encontra-se
uma descrição detalhada do modelo, suas variáveis e relacionamentos, e também da própria
metodologia utilizada no seu desenvolvimento. Ao final da sessão, é feita uma análise do
modelo e sua compatibilidade com o sistema estudado.
Figura 11 - Exemplo de um Simulador de Vôo Gerencial
Fonte: Radzicki (1997)
48
5. Modelagem do Problema das Tarifas de Sondas
5.1. O MÉTODO DE MODELAGEM
A modelagem através da Dinâmica de Sistemas prevê determinadas etapas, que foram
seguidas nesse estudo conforme a descrição a seguir:
Primeiramente realizou-se uma revisão da literatura, onde foram buscados estudos que
abordassem temas relacionados ao mercado de sondas através da Dinâmica de Sistemas.
Nesse sentido, foram encontradas algumas análises relevantes que posteriormente serviram
como base para que se chegasse ao modelo em questão. Além disso, nessa fase chegou-se à
formulação final do problema e foi definido que seria relevante um estudo que explicasse o
comportamento das diárias de sondas no tempo.
O modelo foi desenvolvido iterativamente em duas frentes: o Diagrama de Enlaces Causais
e o Diagrama de Fluxos e Estoques. Através de entrevistas com especialistas e da revisão
bibliográfica foram selecionadas as variáveis de maior importância para o estudo do
problema. Então foram estabelecidos relacionamentos hipotéticos entre elas, explicitando o
modelo mental construído com a pesquisa. Esses relacionamentos foram confirmados
através dos dados disponíveis e de consultas a profissionais do setor.
O ciclo de desenvolvimento dos diagramas se deu da seguinte forma: as primeiras variáveis
e relacionamentos hipotéticos foram arrumados num Diagrama de Enlaces Causais, e esses
relacionamentos foram então traduzidos em forma de fluxos, estoques e conversores no
Diagrama de Fluxos e Estoques. Através da discussão e análise sobre as duas
representações, as variáveis e relacionamentos da representação de Enlaces Causais foram
alterados, gerando revisões do Diagrama de Fluxos e Estoques. O processo se repetiu até
que chegou-se à versão final do modelo descrita na sessão 5.2 a seguir.
É importante ressaltar que mesmo com a construção do Diagrama de Fluxos e Estoques, o
modelo final construído para este estudo limita-se a uma abordagem qualitativa das
49
variáveis e suas relações. Isso porque não foram desenvolvidas relações matemáticas que
expliquem essas relações, podendo estas serem desenvolvidas em um estudo posterior.
Assim, o modelo a ser descrito busca a compreensão qualitativa dos padrões de
comportamento da tarifa diária de sondas ao longo do tempo e dos fatores que afetam essa
variável. Em estudos futuros, será possível inserir equações e valores numéricos no modelo
criado a fim de realizar simulações.
5.2. DESCRIÇÃO DO MODELO
5.2.1. SETORIZAÇÃO DO MODELO
A fim de facilitar a leitura dos diagramas – e portanto aumentar o poder de compreensão do
modelo mental de quem o criou – estes foram divididos em cinco setores, a saber:
− Contratação de Sondas;
− Oferta de Sondas;
− Construção de Sondas;
− Capacidade de Construção de Sondas;
− Diária de Sondas.
A separação em setores foi utilizada tanto no Diagrama de Enlaces Causais quanto no
Diagrama de Fluxos e Estoques. O relacionamento entre os setores é exibido na Figura 12.
50
Capacidade de Construção de Sondas
Contratação de Sondas
Diária de Sondas
Construção de Sondas
Oferta de Sondas
LEGENDA:
Relacionamento através de
conectores
Relacionamento através de um
fluxo entre dois estoques
Figura 12 - Divisão do Modelo em Setores
5.2.2. DIAGRAMA DE ENLACES CAUSAIS
A versão final do Diagrama de Enlaces Causais, representando o modelo mental criado
acerca do sistema, é apresentada na Figura 13.
51
Capacidade de Construção de Sondas
+
Capacidade de
Construção
Aquisição de
Capacidade de
Construção
-
-
Utilização da
Oferta Efetiva
de Sondas
Duração dos
Contratos
+
-
Sondas em
Operação
+
Descarte de
Capacidade de
Construção
-
+
Limite de
Contratação
Utilização da
Capacidade de
Construção
+
Contratação de Sondas
-
Sondas
Entrando em
Operação
+
Tornando
Disponível
Preço do Óleo
+
+
Diária de Sondas
+
Diária de Sondas
+
Construção de Sondas
Oferta de Sondas
-
Tempo de
Construção
Sondas em
Construção
Retornando à
Operação
Descarte
de Sondas
+
Sondas em
Manutenção
-
Taxa de
Sondas
Produzidas
+
-
Taxa de
Construção de
Novas Sondas
+
Vida Útil
de Sondas
-
-
Oferta Efetiva
de Sondas
+
+
-
Retirada
para
Manutenção
Figura 13 - Diagrama de Enlaces Causais
52
5.2.2.1. Variáveis e Relacionamentos dos Setores
Setor 1 - Contratação de Sondas:
− Preço do Óleo
Preço do Brent em cada período. Influencia positivamente a variável Sondas Entrando
em Operação, conforme demonstrado na sessão 3.2.
− Sondas Entrando em Operação
Representa a quantidade de sondas cujo contrato se inicia ao longo do tempo, passando
a operar. Sendo assim, influencia positivamente a variável Sondas em Operação.
− Sondas em Operação
O número de sondas que está operando em cada período. Influencia positivamente a
variável Utilização da Oferta Efetiva de Sondas.
− Tornando Disponível
Representa a quantidade de sondas cujo contrato termina, deixando de operar e
tornando-se disponíveis para contratação. Influencia negativamente o Número de
Sondas em Operação.
− Duração dos Contratos
É a duração, em períodos, dos contratos de operação de sondas. Influencia
negativamente a variável Tornando Disponível, já que quanto maior a duração dos
contratos, menos sondas se deixam de operar em cada período.
− Utilização da Oferta Efetiva de Sondas
Percentual de Sondas em Operação, com relação à Oferta Efetiva de Sondas. Tem
influência negativa sobre o Limite de Contratação, já que quanto maior o percentual de
sondas utilizadas, menos sondas continuam disponíveis para serem contratadas. Além
53
disso influencia positivamente a Diária de sondas, já que uma maior utilização
percentual significa um menor gap entre oferta e demanda, justificando preços mais
altos.
− Limite de Contratação
A quantidade máxima de sondas que pode ser contratada no tempo. Calculado a partir
da Utilização da Oferta Efetiva de Sondas e da Oferta Efetiva de Sondas. Tem
influência negativa sobre a variável Sondas Entrando Em Operação, limitando seu
valor.
Setor 2 - Oferta de Sondas:
− Oferta Efetiva de Sondas
Representa o total de sondas ofertadas no mercado, inclusive as que estão em uso. A
frota em manutenção é descontada desse número, por estar imprópria para uso. A
Oferta efetiva de sondas afeta positivamente o Limite de Contratação, e negativamente
a Utilização da Oferta Efetiva de Sondas, pois quanto maior o número de sondas
ofertadas no mercado, maior a quantidade de sondas disponíveis para contratação e
menor o percentual de sondas sendo utilizadas dentro do universo de sondas ofertadas.
− Descarte de Sondas
É a quantidade de sondas sucateadas no tempo. Influencia negativamente a Oferta
Efetiva de Sondas.
− Vida Útil de Sondas
Trata-se da duração padrão de uma sonda, até que seja inutilizada ou sucateada.
Influencia positivamente o Descarte de Sondas.
54
− Retirada para Manutenção
É o número de sondas retiradas do mercado para manutenção em cada período.
Influencia negativamente a Oferta Efetiva de Sondas.
− Sondas Em Manutenção
Representa a quantidade de sondas paradas para manutenção no tempo.
− Retornando À Operação
É o número de sondas que voltam ao mercado, após sofrerem algum tipo de
manutenção. Influencia negativamente a variável Sondas em Manutenção, e
positivamente a Oferta Efetiva de Sondas.
Setor 3 - Construção de Sondas:
− Taxa de Sondas Produzidas
É a quantidade de sondas que ficam prontas, tornando-se disponíveis no mercado.
Portanto, essa variável influencia positivamente a variável Oferta Efetiva de Sondas, e
negativamente a variável Sondas em Construção.
− Tempo de Construção
Trata-se do número de períodos necessários para que uma sonda fique pronta, a partir
do início de sua construção. Influencia negativamente a Taxa de Sondas Produzidas.
− Sondas em Construção
Representa o número de sondas em construção no tempo. Tem influência positiva sobre
a Utilização da Capacidade de Construção, pois o aumento do número de Sondas em
Construção, significa maior ocupação da capacidade de construção existente no
sistema.
55
− Taxa de Construção de Novas Sondas
É o número de sondas que começa a ser construída no tempo. Assim, influencia
positivamente a variável Sondas em Construção.
Setor 4 - Capacidade de Construção de Sondas:
− Utilização da Capacidade de Construção
Percentual de Sondas Em Construção, com relação à Capacidade de Construção. Tem
influência positiva sobre o Tempo de Construção, já que a partir de certo ponto
ocasiona saturação dos meios de produção. Além disso influencia positivamente a
Aquisição de capacidade de construção, dado que uma maior utilização percentual
estimularia os fornecedores a adquirirem mais capacidade.
− Aquisição de Capacidade de Construção
Essa variável representa a expansão - em unidades - de capacidade de construção de
sondas no tempo, através de ampliação de estaleiros e qualificação de mão-de-obra,
entre outros.
− Capacidade de Construção
Representa a capacidade física de construção de sondas, simbolizando o corpo de
fornecedores e estaleiros qualificados para operar nesse mercado. Tem influência sobre
a Utilização da Capacidade de Construção.
− Descarte de Capacidade de Construção
Representa a fração de Capacidade de Construção que se perde a cada período, por
questão de obsolescência ou depreciação das instalações e equipamentos. Influencia
negativamente a Capacidade de Construção.
56
Setor 5 - Diária de Sondas:
− Diária de Sondas
O valor de aluguel diário de sondas. Tem influência positiva sobre a Taxa de
construção de novas sondas, já que preços altos tornam viável a construção de novas
unidades e estimulam os fornecedores a aumentarem sua capacidade de oferta. Além
disso, tem influência negativa sobre o Descarte de sondas, já que quando as diárias
estão altas prolonga-se sua utilização além do tempo usual.
5.2.2.2. Feedbacks
Foram mapeados no modelo seis diferentes feedbacks, sendo quatro de equilíbrio e três de
reforço, evidenciando sua complexidade. Quatro dessas estruturas envolvem a variável em
estudo – Diária de sondas.
Os feedbacks estão apresentados com uma diagramação diferente do Diagrama de Enlaces
Causais, a fim de facilitar sua compreensão. Assim, a divisão em setores não aparece na
representação dessas estruturas, descritas a seguir.
A primeira estrutura - um feedback de reforço – pode ser vista na Figura 14, e envolve a
Diária de Sondas da seguinte maneira: aumentos no valor da diária estimula o mercado a
produzir novas sondas. Assim, gera-se um aumento na taxa de construção e no número de
sondas em construção. O aumento do número de sondas em construção provoca um
crescimento da utilização da capacidade de construção, que faz com que o Tempo de
Construção 3 aumente, reduzindo a Taxa de Sondas Produzidas. Essa redução faz com que
a oferta efetiva de sondas seja menor do que nos casos em que mais sondas ficam prontas a
cada instante. Com o uma menor oferta efetiva de sondas tem-se um aumento da utilização
percentual da oferta efetiva de sondas, que faz com que o valor da diária de sondas aumente
3
A Utilização da Capacidade de Construção tem influência positiva sobre o Tempo de Construção, já que a
partir de certo ponto ocasiona saturação dos meios de produção, provocando filas.
57
novamente. Através dessa estrutura, o sistema reage a um aumento da diária de sondas
reforçando esse aumento no final do ciclo.
+
Diária de Sondas
Utilização da
Oferta Efetiva
de Sondas
+
-
Taxa de
Construção de
Novas Sondas
+
Sondas em
Construção
R1
Oferta Efetiva
de Sondas
+
+
Utilização da
Capacidade de
Construção
Taxa de
Sondas
Produzidas
-
+
Tempo de
Construção
Figura 14 - Primeiro Feedback de Reforço
O segundo loop de reforço também envolve a Diária de Sondas. Seu aumento provoca uma
redução no Descarte de Sondas, ocasionando o aumento ou manutenção da Oferta Efetiva
de Sondas. O aumento dessa variável faz com que o Limite de Contratação aumente,
58
aumentando também o número de Sondas Entrando em Operação e de Sondas em
Operação. Com isso, ocorrerá o aumento da Utilização da Oferta Efetiva de Sondas, e
conseqüentemente um novo aumento da Diária de Sondas.
+
Diária de Sondas
Utilização da
Oferta Efetiva
de Sondas
+
Sondas em
Operação
R2
+
Limite de
Contratação
Descarte
de Sondas
+
+
-
Oferta Efetiva
de Sondas
Sondas
Entrando em
Operação
+
Preço do Óleo
Figura 15 - Segundo Feedback de Reforço
O terceiro loop de reforço é exibido na Figura 16 e indica que o sistema responderá a um
aumento no número de sondas em construção com um novo aumento desse variável,
reforçando esse comportamento. O funcionamento da estrutura é explicado a seguir:
Um aumento do número de sondas em construção produz uma maior utilização percentual
da capacidade de construção. A saturação dessa capacidade faz com que o tempo de
construção seja aumentado, reduzindo assim a Taxa de Sondas Produzidas, fazendo com
que as sondas passem mais tempo pertencendo à frota em construção, o que faz com que o
número de sondas em construção se torne ainda maior.
59
Sondas em
Construção
-
+
Utilização da
Capacidade de
Construção
R3
Taxa de
Sondas
Produzidas
-
+
Tempo de
Construção
Figura 16 - Terceiro Feedback de Reforço
O primeiro feedback de equilíbrio, apresentado na Figura 17, envolve a Diária de Sondas
da seguinte maneira: o aumento no valor da diária estimula o mercado a produzir novas
sondas, o que gera um aumento na taxa de construção e número de sondas em construção.
O aumento do número de sondas em construção provoca o aumento da utilização da
capacidade de construção. A saturação da capacidade de construção de sondas faz com que
o tempo de construção aumente, reduzindo a Taxa de Sondas Produzidas. Essa redução faz
com que a oferta efetiva de sondas seja menor do que nos casos em que mais sondas ficam
prontas. Se há uma menor oferta efetiva de sondas tem-se uma conseqüente redução do
limite de contratação de sondas, e menos sondas poderão entrar em operação a cada
instante. A quantidade de sondas em operação, então, será menor, reduzindo a utilização
percentual da oferta efetiva de sondas. Finalmente, a redução da utilização da oferta de
efetiva de sondas provoca a queda da diária de sondas, conforme visto anteriormente. Pode-
60
se concluir que essa estrutura também age no sentido de reduzir o valor da diária de sonda
após seu aumento.
+
Diária de Sondas
Utilização da
Oferta Efetiva
de Sondas
+
+
Taxa de
Construção de
Novas Sondas
Sondas em
Operação
+
Limite de
Contratação
+
+
Sondas em
Construção
+
Oferta Efetiva
de Sondas
E1
Sondas
Entrando em
Operação
+
+
+
Utilização da
Capacidade de
Construção
Preço do Óleo
Taxa de
Sondas
Produzidas
-
+
Tempo de
Construção
Figura 17 - Primeiro Feedback de Equilíbrio
O segundo feedback de equilíbrio é exibido na Figura 18. Essa estrutura envolve a Diária
de Sondas da seguinte maneira: sempre que houver um aumento nas diárias, haverá
estímulo para que as sondas sejam operadas por mais tempo que o normal – aumentando
assim sua utilização, ou seja: reduz-se o descarte, o que contribui para o aumento ou
manutenção da Oferta Efetiva de Sondas. Uma maior oferta efetiva de sondas significa uma
possível redução da utilização percentual da oferta. A menor utilização da oferta força a
redução da diária, já que esta é regida justamente pelo desequilíbrio entre oferta e demanda.
61
Pode-se concluir que quando a diária de sondas aumenta, o sistema reage depois de algum
tempo provocando sua redução.
+
Diária de Sondas
Utilização da
Oferta Efetiva
de Sondas
E2
-
Descarte
de Sondas
-
Oferta Efetiva
de Sondas
Figura 18 - Segundo Feedback de Equilíbrio
O terceiro feedbak de equilíbrio pode ser visto na Figura 19. A partir daí, observa-se que
um aumento no número de sondas em operação significa uma maior utilização percentual
da oferta efetiva de sondas num determinado instante. Com a maior utilização da oferta
efetiva de sondas, o número de sondas disponíveis para contratação fica reduzido. Assim,
há um limite no número de sondas que podem entrar em operação, reduzindo a quantidade
de sondas que poderiam entrar em operação.
62
Utilização da
Oferta Efetiva
de Sondas
+
E3
Sondas em
Operação
+
Limite de
Contratação
+
Sondas
Entrando em
Operação
+
Preço do Óleo
Figura 19 - Terceiro Feedback de Equilíbrio
A Figura 20 apresenta o quarto loop de equilíbrio. Neste loop quando a capacidade de
construção é reduzida, incorre-se num aumento da utilização percentual da capacidade de
construção. Esse aumento estimula a aquisição de mais capacidade, ocasionando o aumento
da própria capacidade. Então, sempre que a capacidade de construção for reduzida, o
sistema reage, provocando seu aumento momentos depois.
63
-
Capacidade de
Construção
Utilização da
Capacidade de
Construção
E4
+
+
Aquisição de
Capacidade de
Construção
Figura 20 - Quarto Feedback de Equilíbrio
5.2.3. DIAGRAMA DE FLUXOS E ESTOQUES
O Diagrama de Fluxos e Estoques foi desenvolvido no software IThink, de propriedade da
isee systems 4 . Apesar de não ser uma ferramenta de distribuição livre, a empresa oferece ao
público o isee player 5 , que é gratuito e permite a leitura e simulação de qualquer modelo
construído no IThink. O isee player possibilita uma ampla divulgação do modelo, mesmo
para aqueles que não possuem a licença do IThink.
Optou-se por não parametrizar o modelo, ou seja, desenvolveu-se apenas uma
representação gráfica das variáveis representadas no Diagrama de Enlaces Causais
classificadas como estoques, fluxos e conversores. Essa representação, por si só, amplia a
compreensão a respeito do sistema e abre caminho para a atribuição e valores e equações de
relacionamento num próximo trabalho. Aí, será possível a validação do modelo através dos
4
Página da empresa na internet - http://www.iseesystems.com/
5
O isee player pode ser adquirido gratuitamente através do site
http://www.iseesystems.com/softwares/player/iseeplayer.aspx
64
gráficos gerados, a partir de testes, e a elaboração de um simulador de vôo gerencial com
diversos controles.
A análise cuidadosa do Diagrama de Fluxos e Estoques - exibido na
Figura 21 - evidenciará que este contém variáveis além das que aparecem no Diagrama de
Enlaces Causais. Isso porque o Diagrama de Fluxos e Estoques, além da comunicação de
um modelo mental, foi desenvolvido a fim de possibilitar a modelagem matemática do
sistema no futuro. Para que este possa ser posteriormente parametrizado e simulado,
criaram-se variáveis adicionais que não apareceram no Diagrama de Enlaces Causais para
que este pudesse assumir a forma mais enxuta possível de comunicação do funcionamento
do sistema. Cabe ressaltar que todos os estoques e fluxos estão presentes em ambos os
diagramas. Apenas alguns conversores foram omitidos do Diagrama de Enlaces Causais.
65
As variáveis foram classificadas como estoques, fluxos ou conversores conforme a relação
a seguir, em que as variáveis acrescentadas no Diagrama de Fluxos e Estoques foram
grifadas e sua definição aparece em seguida:
5.2.3.1. Estoques
As seguintes variáveis foram classificadas como estoques, por representarem valores de
acumulações ao longo do tempo:
− Sondas em Operação
− Sondas em Manutenção
− Oferta Efetiva da Sondas
− Sondas em Construção
− Capacidade de Construção de Sondas
5.2.3.2. Fluxos
− Tornando Disponível
− Entrando em Operação
− Retirada para Manutenção
− Retornando à Operação
− Descarte de Sondas
− Taxa de Sondas Produzidas
− Taxa de Construção de Novas Sondas
− Descarte de Capacidade de Produção
− Aquisição de Capacidade de Produção
5.2.3.3. Conversores
− Utilização da Oferta Efetiva de Sondas
66
− Limite de Contratação
− Contratação Normal de Sondas
Trata-se do número de sondas contratadas a cada período nas condições-padrão do
sistema, é um parâmetro do modelo.
− Efeito Sobre a Contratação de Sondas
Através dessa variável auxiliar representa-se o quanto e de que forma as variações no
preço do óleo afetam o número de sondas contratadas a cada período.
− Preço do Óleo
− Duração Normal dos Contratos
Outro parâmetro do modelo. Define a duração dos contratos através da média e desviopadrão obtidos a partir de dados históricos.
− Taxa de Manutenção
− Oferta Total de Sondas
Essa variável-resposta do modelo é a soma da oferta efetiva de sondas e das sondas em
manutenção, representando o total de sondas existentes no sistema. A análise de seu
comportamento ao longo do tempo e interessante para estudos relativos à oferta de
sondas.
− Vida Útil de Sondas
− Efeito Sobre o Descarte de Sondas
Através dessa variável, definida graficamente, representa-se o quanto e de que forma as
variações na diária de sondas estimulam o uso prolongado das sondas, retardando o seu
descarte.
− Tempo de Construção de Sondas
Essa variável representa a duração – em períodos – da construção de uma sonda. Assim,
tem influência direta sobre a Taxa de Sondas Produzidas.
67
− Tempo Normal de Construção de Sondas
Trata-se da duração – em períodos – de construção de uma sonda, dado que não há
saturação da capacidade de construção.
− Efeito Sobre o Tempo de Construção
Através dessa variável, definida graficamente, representa-se o quanto e de que forma as
variações na utilização da capacidade de construção tornam mais demorada a
construção de novas sondas.
− Efeito Sobre a Decisão de Construção
Através dessa variável, definida graficamente, representa-se o quanto e de que forma as
variações na diária de sondas estimulam a construção, a fim de aumentar a oferta total
do sistema.
− Taxa Normal de Reposição de Sondas
Mais um parâmetro do modelo. Define o número de sondas que começam a ser
construídas a cada período, a fim de repor aquelas que são descartadas.
− Efeito Sobre a Aquisição de Capacidade de Construção
Através dessa variável, definida graficamente, representa-se o quanto e de que forma as
variações na diária de sondas estimulam a construção, a fim de aumentar a oferta total
do sistema.
− Aquisição Normal de Capacidade de Construção
Outro parâmetro do modelo. Define quanta capacidade de construção é adquirida por
período a fim de repor o descarte de capacidade por conta de depreciação e
obsolescência das instalações.
− Utilização da Capacidade de Construção
68
− Diária Normal de Sondas
Trata-se do valor definido como padrão para a diária de sondas, é um parâmetro do
modelo.
− Efeito Sobre a Diária de Sondas
Através dessa variável, definida graficamente, representa-se o quanto e de que forma as
variações na utilização da oferta de sondas influenciam o valor final da diária de
sondas.
− Diária de Sondas
5.3. ANÁLISE DO MODELO
Apesar de o modelo não ter sido parametrizado, impossibilitando testes a partir de
simulação, pode-se afirmar que ele é compatível com o comportamento histórico da
variável em estudo – Diária de Sondas - previamente apresentado no Gráfico 5. Isso porque
as estruturas de feedback encontradas em sua versão final – dois loops de reforço e dois de
equilíbrio passando pela variável – sugerem comportamento oscilatório para a variável.
A variável de entrada Preço do Óleo, apesar de não sofrer nenhuma influência do sistema, é
de grande importância para o seu comportamento. Isso porque o Preço do Óleo é a variável
que explica as alterações no número de sondas Entrando em Operação, que por sua vez é o
fluxo que alimenta o estoque de Sondas em Operação. Assim, o Preço do Óleo tem
influência fundamental no setor Contratação de Sondas, que representa fundamentalmente
a demanda nesse sistema. Provavelmente é o comportamento histórico do Preço do Óleo que tem uma tendência crescente – que causa a tendência histórica ao crescimento também
na Diária de Sondas, variável central desse estudo, explicando porque seu comportamento
oscilatório é também crescente. Isso poderá ser comprovado a partir de simulações do
modelo em estudos futuros, testando-se a reação da variável Diária de Sondas a diferentes
curvas de Preço do Óleo.
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O tipo de comportamento sugerido pelos feedbacks encontrados no modelo e confirmados
pelas curvas históricas de Diárias de Sonda explica a preocupação dos empresários do setor
com relação à produção excessiva de sondas. Afinal, a produção estimulada pela alta de
preços é a mesma que posteriormente provoca a queda brusca desses mesmos preços. O
estudo cuidadoso dos relacionamentos existentes no modelo de Dinâmica de Sistemas
desenvolvido para representar o comportamento da Diária de Sondas pode servir como
ferramenta para a criação de políticas de construção de sondas, e para maior organização
dos empresários do setor. Assim, seria possível evitar crises ocasionadas por oferta
excessiva e conseqüente queda brusca de preços.
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Capacidade de Construção de Sondas
Contratação de Sondas
Utilização da Oferta
Efetiva de Sondas
Aquisição Normal de
Capacidade de Construção
Duração Normal dos Contratos
Contratação Normal de Sondas
Capacidade de
Construção de Sondas
Sondas em Operação
Aquisição de Capacidade
de Construção
Descarte de Capacidade
de Produção
entrando em operação
tornando disponível
~
Efeito Sobre a Aquisição de
Capacidade de Construção
~
Utilização da Capacidade
de Construção
Efeito Sobre a
Limite de Contratação
Contratação de Sondas
~
Preço do Óleo
Diária de Sondas
Diária Normal de Sondas
~
Efeito sobre a Diária de Sondas
Diária de Sondas
Construção de Sondas
~
~
Efeito Sobre a Decisão
de Construção
Oferta de Sondas
~
Efeito Sobre o Tempo
de Construção
Sondas em Manutenção
Sondas em Construção
Taxa de Construção
de Novas Sondas
Retornando à Operação
Efeito Sobre a Decisão
de Construção
Tempo de Construção de Sondas
Oferta Efetiva de Sondas
Retirada para Manutenção
Taxa de Sondas Produzidas
Taxa de Manutenção
Taxa Normal de
Reposição de Sondas
Tempo Normal de
Construção de Sondas
oferta total de sondas
Descarte de Sondas
~
Efeito Sobre o
Descarte de Sondas
Vida Útil de Sondas
Figura 21 - Diagrama de Fluxos e Estoques
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6. Conclusão
O principal objetivo do modelo desenvolvido ao longo do trabalho é a compreensão dos fatores
que influenciam os valores de tarifas diárias de sondas, através dos conceitos e ferramentas da
Dinâmica de Sistemas. Trata-se de um estudo relevante para a indústria de óleo e gás, já que as
diárias de sondas de perfuração representam grande parte dos investimentos de exploração.
Porém, para que o modelo cumpra seu objetivo é necessário que esteja coerente com a
realidade que se pretende representar.
Apesar de o modelo não ter sido parametrizado, impossibilitando testes a partir de simulação,
pode-se afirmar que ele é compatível com o comportamento histórico da variável em estudo,
previamente apresentado no Gráfico 5. Isso porque as estruturas de feedback encontradas em
sua versão final – dois loops de reforço e dois de equilíbrio, passando pela variável – sugerem
comportamento oscilatório crescente para a variável.
Mais uma vez, a Dinâmica de Sistemas mostrou ser uma abordagem capaz de explicitar a
estrutura dos sistemas, apresentando seu comportamento ao longo do tempo e sua reação aos
estímulos que recebe.
Sugere-se, em trabalhos futuros, a parametrização do modelo e o desenvolvimento de um
simulador. Então, será possível comparar as curvas geradas com o comportamento histórico da
variável, verificando, com maior precisão, se este é representativo da realidade. O simulador
poderá dar apoio à tomada de decisão estratégica no setor, tanto nas empresas fornecedoras de
sondas quanto nas contratantes.
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7. Referências Bibliográficas
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