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 exploracao de campos de petroleo no Brasil e realizada mediante um processo de licitacao de blocos pela Agencia Nacional de Petroleo (ANP), nos quais os concessionarios utilizam diversas tecnicas financeiras e economicas para o aprecamento dos ativos em questao. Sendo esses recursos bens publicos e de fundamental valor economico e estrategico para o pais, cabe a agencia governamental ter o dominio e controle necessarios para compreender a analise de viabilidade economica de seus ativos publicos, visando a uma eficiencia maior e melhor nesse processo. A firma de exploracao e producao (E&P), ganhadora do processo de concessao, detem a opcao de desenvolver um campo de petroleo ja delimitado. O plano de desenvolvimento do campo deve ser apresentado a ANP ate uma data especifica, ou os direitos de exploracao retornam a agencia. A firma de E&P considera tres alternativas mutuamente exclusivas de diferentes custos de investimento para explorar o campo, que representam a escala de producao desse campo. O valor do campo desenvolvido e proporcional ao preco do oleo que evolui segundo uma equacao diferencial estocastica. A oportunidade de investimento no desenvolvimento do campo e analoga a uma opcao americana finita cujo payoff e o valor do campo desenvolvido (valor do ativo), subtraido do custo da alternativa otima de desenvolvimento (preco de exercicio). Obtemos o valor da oportunidade de investimento e a regra otima de desenvolvimento do campo, ou seja, o momento otimo de desenvolvimento e a escala otima de producao como funcao do preco corrente do oleo e de sua incerteza de mercado.