The Timing of Development and the Optimal Production Scale: a Real Option Approach to Oilfield E&P

Petroleum exploration in Brazil is performed throughout a bidding process coordinated by the National Petroleum Agency (NPA), where the exploration and production (E&P) firms need to evaluate concessions performing financial and economic analyses routinely. Since oil is a public resource with economic and strategic value for the country, the governmental agency should have control over the financial and economic pricing techniques. The E&P firm holds the investment opportunity to develop a delineated oilfield. The oilfield development investment plan shall be presented to NPA until a specific date or the oilfield rights returns back to NPA. The oilfield can be developed up to a specific time through three mutually exclusive alternatives representing the oilfield production and exploration scale. The developed oilfield is proportional to the price of oil, which evolves according to a stochastic differential equation. The E&P firm considers three mutually exclusive alternatives of scale to exploit the oilfield, with different investment costs. The investment opportunity is analogous to an American call option with finite time to maturity and payoff equal to that of the developed oilfield (underlying asset) minus the development cost of the optimal alternative (exercise price). We obtain the investment opportunity value and the optimal development rule for the oilfield, i.e., the optimal development timing and the optimal production scale as function of the current oil price and the economic uncertainty of the market. A exploração de campos de petróleo no Brasil é realizada mediante um processo de licitação de blocos pela Agência Nacional de Petróleo (ANP), nos quais os concessionários utilizam diversas técnicas financeiras e econômicas para o apreçamento dos ativos em questão. Sendo esses recursos bens públicos e de fundamental valor econômico e estratégico para o país, cabe à agência governamental ter o domínio e controle necessários para compreender a análise de viabilidade econômica de seus ativos públicos, visando a uma eficiência maior e melhor nesse processo. A firma de exploração e produção (E&P), ganhadora do processo de concessão, detém a opção de desenvolver um campo de petróleo já delimitado. O plano de desenvolvimento do campo deve ser apresentado à ANP até uma data específica, ou os direitos de exploração retornam à agência. A firma de E&P considera três alternativas mutuamente exclusivas de diferentes custos de investimento para explorar o campo, que representam a escala de produção desse campo. O valor do campo desenvolvido é proporcional ao preço do óleo que evolui segundo uma equação diferencial estocástica. A oportunidade de investimento no desenvolvimento do campo é análoga a uma opção americana finita cujo payoff é o valor do campo desenvolvido (valor do ativo), subtraído do custo da alternativa ótima de desenvolvimento (preço de exercício). Obtemos o valor da oportunidade de investimento e a regra ótima de desenvolvimento do campo, ou seja, o momento ótimo de desenvolvimento e a escala ótima de produção como função do preço corrente do óleo e de sua incerteza de mercado.