[pt] As operações offshore de Exploração e Produção (E e P) são apoiadas por um sistema logístico e de serviços, chamadas de apoio marítimo. O sistema é composto por portos, aeroportos, armazéns, e utiliza diversas embarcações especializadas, helicópteros, dentre outros equipamentos. Este estudo foca no transporte de carga de convés para as unidades marítimas da Bacia de Campos. A Bacia de Campos representou 78 por cento da produção brasileira de petróleo e gás em 2011. Esta bacia é atendida principalmente pelo Porto de Macaé, que é também o principal porto de apoio marítimo do Brasil, tendo movimentado 650 mil toneladas de carga de convés em 2011, o que representa 54 por cento da carga de convés da Petrobras no Brasil. O Porto de Macaé apoia não apenas a Bacia de Campos, mas também as outras bacias. O objetivo deste estudo é investigar a viabilidade de se melhorar as opera es de transporte marítimo de carga de convés para as unidades marítimas da Bacia de Campos. Como objetivos específicos, tem-se: analisar empiricamente o transporte de carga de convés; propor diferentes políticas de atendimento para a Bacia de Campos; investigar se diferentes políticas de atendimento afetam a robustez do sistema; contribuir para o conhecimento acadêmico sobre apoio marítimo. O estudo delimita-se a campos operados pela Petrobras na Bacia de Campos, ao transporte de carga de convés, e apenas a load e backload (transbordo não será considerado). As operações de E e P são apoiadas por um sistema logístico, cujas principais atividades são o transporte de carga para as unidades marítimas e de carga de retorno, o transporte de pessoas, o armazenamento de materiais e equipamentos o transporte terrestre. Os principais clientes são as unidades de produção, as sondas de perfuração e embarcações especiais. As embarcações utilizadas são do tipo Platform Supply Vessel (PSV), possuindo área útil de convés que pode chegar a 750 m2 (pode-se considerar como área útil 75 por cento da área total do convés), e do tipo Utility (UT), que são menores e mais rápidos que os PSVs. As principais restrições de carregamento dessas embarcações são a área e a resistência do convés. A demanda das unidades marítimas varia bastante quando comparadas entre elas e, para uma mesma unidade, geralmente há uma grande variação de uma semana para outra. A dissertação está dividida em seis capítulos, sendo o Capítulo 1 a introdução. No Capítulo 2, a literatura acadêmica sobre os sistemas logísticos de apoio marítimo é revisada. Ainda há poucos estudos acadêmicos sobre o tema e são abordadas questões como os sistemas de gerenciamento, terceirização e roteirização de embarcações, dentre outros. No Capítulo 3, sobre logística do E e P, são apresentados os clientes, as cargas típicas, o sistema logístico, os tipos de embarcação, os portos, a composição da carga, a incerteza na demanda e técnicas de medição da produtividade. Também é feita uma breve descrição da logística de apoio marítimo no Brasil operada pela Petrobras. No Capítulo 4, a política de atendimento e a programação marítima para carga de convés da Bacia de Campos de 2011 é apresentada. A fim de se identificar pontos de melhoria, foi feita uma análise empírica das operações, incluindo um exemplo real e uma comparação entre as operações da Bacia de Campos, da Bacia de Santos, uma programação feita por Halvorsen-Weare e Faberholt (2011) e dois dos casos apresentados por Kaiser e Snyder (2010). O exemplo apresentado sugere que há uma falta de controle das operações e que o gerenciamento do transporte poderia ser melhorado. A análise de dados mostrou que há clusters que necessitam de mais viagens semanais do que as que são planejadas para eles, que o número de unidades marítimas por viagem é alto, assim como o número de revisitas a uma mesma unidade marítima na mesma viagem, e que o tempo de transporte entre o porto e as unidades poderia ser reduzido. Viu-se que as unidades marítimas não sabem quando irão receber uma embarcação e nem quantas visitas serão, e que os programadores das embarcações não sabem quando as unidades marítimas poderão receber as embarcações. Com isso, há um total de 17 por cento de visitas sem operação. Além disso, as saídas frequentes do porto para as unidades marítimas não reduzem o lead time. No Capítulo 5, foi proposta uma nova política de atendimento, com foco no nível de serviço, e foi feita uma simulação computacional de forma a se avaliar esta política, considerando diversos cenários. A política de atendimento visa reduzir o número de visitas às unidades marítimas e o número de unidades atendidas por viagem. Serão criadas janelas fixas de atendimento nas unidades marítimas. A embarcação partirá do porto com espaço suficiente para o primeiro backload, e prioridades e emergências serão transportadas em viagens separadas. As unidades serão dividas em clusters e cada cluster terá o número de viagens semanais requeridos por aquelas unidades. As rotas serão fixas, e somente as unidades da rota serão atendidas. A demanda de carga de cada cluster será estimada e a embarcação terá que ser capaz de atender a demanda na maior parte das vezes, de acordo com o nível de confiabilidade requerido. Unidades de produção e sondas serão atendidas em clusters separados, mas será simulado um cenário sem essa separação. Na simulação computacional, foram usados dados reais de demanda de um período de um ano. O objetivo era saber como o sistema teria se comportado caso diferentes políticas de atendimento tivessem sido adotadas. Não era objetivo achar a melhor programação ou a melhor rota, mas sim estudar políticas de atendimento. A simulação foi feita em quatro fases. Na Fase 1, foi aplicado o método de Clarke e Wright. Escolhido pela simplicidade, o método foi aplicado para cada tipo de cluster, cenário e semana. As restrições foram a capacidade das embarcações e número de unidades por viagem. Para o cálculo da demanda de cada viagem de cada cluster, foi utilizada a média da demanda semanal para o cluster, mais dois desvios-padrão, mais o primeiro backload, dividido pela frequência semanal, e comparou-se com a área útil dos PSVs para verificar se a embarcação teria capacidade suficiente para aquela demanda de carga. Na Fase 2, juntaram-se todos os tipos de clusters e montou-se uma programação com horários de atracação igualmente espaçados, mas fazendo com que as viagens de cada rota tenham o melhor espaçamento possível entre elas. Na Fase 3, foi feita a alocação da demanda a cada viagem. A Fase 4, que é a fase da simulação propriamente dita, foi dividida em 2 passos. No Passo 1, para todas as viagens planejadas, calculou-se a duração das viagens, considerando-se as diversas etapas de uma viagem (porto, navegação, tempos de espera, etc.). Estimou-se o tempo provável de espera e operação nas unidades marítimas, respeitando-se o tempo mínimo de seis horas nas unidades. O tempo de viagem resultante foi multiplicado por um fator semanal, de forma a simular as condições climáticas ao longo do ano. No Passo 2, o tempo começa a rodar. Verifica-se a disponibilidade de berços e embarcações e tenta-se alocar a demanda à menor embarcação disponível. Se não houver embarcação capaz de levar toda a carga, a carga ficará reservada para ser transportada através de viagens adicionais. Foram simulados cenários com diferentes frequências de atendimento e quantidades máximas de unidades por cluster, e os resultados detalhados foram apresentados. No Capítulo 6, são feitas as conclusões e as sugestões para trabalhos futuros. Ficou demonstrada a viabilidade de se melhorar as operações de transporte marítimo de carga de convés na Bacia de Campos. O tempo de transporte entre o porto e as unidades marítimas, os atrasos nas atracações, a quantidade de embarcações e a distância total de navegação podem ser reduzidos. Assim, pode-se reduzir o lead time e o custo financeiro. Além disso, a política de serviço escolhida afeta a robustez do sistema, como ficou demonstrado pela análise dos tempos de atraso e da quantidade de viagens que não tiveram capacidade para levar toda a demanda solicitada. A dissertação também contribuiu para o conhecimento acadêmico sobre o assunto, uma vez que foi dada uma visão geral da logística de apoio marítimo e foi feita uma análise empírica das operações da Petrobras na bacia de Campos, sendo esta análise comparada com outros estudos acadêmicos. Para trabalhos futuros, sugere-se estudar detalhadamente qual a melhor composição da frota; estudar uma política de serviço para cargas prioritárias e emergenciais e também para quando houver o fechamento do porto por condições climáticas. / [en] Offshore logistics plays a fundamental role in the E and P industry, as the offshore units need to be serviced to maintain and develop their operations. Petrobras operates about 75 offshore units in the Campos Basin, which accounts for 78 per cent of the oil and gas produced in Brazil, and it has a large fleet of Platform Supply Vessels to carry out the transportation of goods and equipment to and from the units. In this study the transportation of deck cargo was analyzed empirically and some aspects which could be improved were identified. The feasibility of reducing the lead time and fleet size was identified and a methodology to achieve this improvement is proposed herein.

[pt] As operações de EeP na Bacia de Santos sempre ficaram em segundo plano quando comparadas com a Bacia de Campos, berço das gigantescas descobertas petrolíferas dos últimos 40 anos. Porém, com a descoberta do pré-sal, mais presente na Bacia de Santos, essa hegemonia da Bacia de Campos está aos poucos diminuindo, tendo a produção do pré-sal ultrapassado pela primeira vez a do póssal em junho de 2017. Com isso, torna-se imprescindível o aprimoramento da operação para atender a essa nova demanda. Junto com essa nova descoberta, a grave crise que a indústria do petróleo tem vivido desde 2014 com a alta queda no preço do barril, mais intensificada ainda no Brasil devido ao aumento do dólar, trouxe um novo foco para a diminuição do custo de extração, incluindo aí a diminuição de custos logísticos. Na Petrobras, a grande parte da produção de petróleo vem de água profundas e as unidades marítimas necessitam de suprimentos em volume considerável e tempo hábil para realizar suas operações. O elo final da cadeia logística para atendimento às unidades marítimas são as embarcações e elas representam cerca de 70 por cento dos custos logísticos. Nesse estudo, as diferentes metodologias de atendimento marítimo para transporte de cargas utilizadas nos últimos anos, tanto na Bacia de Campos quanto na de Santos, foram analisadas empiricamente e foram encontrados alguns pontos passíveis de melhoria. Uma possibilidade de redução de frota foi identificada e uma metodologia para realizar essa redução foi proposta. A metodologia se baseia em uma nova forma de formação de clusters, reduzindo o tempo total de navegação das embarcações, e um novo ordenamento portuário, de tal forma que uma mesma embarcação possa realizar mais serviços durante a semana, gerando assim menor necessidade de frota. A nova metodologia completa foi implantada em janeiro de 2018, gerando inicialmente uma diminuição de 20 por cento da frota de transporte de carga na Bacia de Santos. / [en] EeP operations in the Santos Basin have always been left in second plan when compared to the Campos Basin, the cradle of the gigantic oil discoveries of the last 40 years. However, with the discovery of the pre-salt, more present in the Santos Basin, this hegemony of the Campos Basin is gradually diminishing, with the production of the pre-salt having surpassed for the first time the one of the postsalt in June of 2017. With this, it is essential to improve the operation to meet this new demand. Along with this new discovery, the severe crisis that the oil industry has experienced since 2014 with the sharp fall in the price of the barrel, more intensified in Brazil due to the increase of the dollar, brought a new focus in reducing the cost of extraction, including the reduction of logistics costs. At Petrobras, most of the oil production comes from deep water and the maritime units need supplies in considerable volume and on time to carry out their operations. The final link of the logistics chain to serve this maritime units are vessels and they represent about 70 percent of logistics costs. In this study, the different maritime service policies for deck cargo transport used in recent years, both in the Campos Basin and Santos Basin, were analyzed empirically and some improvement points were found. The feasibility of reducing the fleet was identified and a methodology to accomplish this reduction was proposed. The methodology is based on a new form of clusters formation, reducing the total vessels navigation time, and a new berth scheduling, in such a way that the same vessel can perform more services during the week, thus generating less need of fleet. The complete new methodology was implemented in January 2018, initially generating a 20 percent decrease in the cargo transport fleet in the Santos Basin.

The present work proposes a methodology to define the electric propulsion system for PSVs. This methodology was applied to a case study: the conceptual design of a PSV for operation at the pre-salt fields at Santos basin. First, four different alternatives of electric propulsion systems for the PSV are presented and sized. The first one has induction motors as main propulsion motors, the second one has synchronous motors as main propulsion motors; the third and fourth alternatives are the same as the first and second, respectively, with a batteries bank connected to the main switchboard. Each of the four arrangements was contemplated with two options for Diesel generators: high speed and medium speed generator sets. The mass, volume, fuel consumption, exhaust gases emissions and reference capital costs for each arrangement are estimated and analyzed. Moreover, an economic analysis through the Net Present Value (NPV) is performed. The methodology ends with the Analytic Hierarchy Process (AHP) to support the decision making procedure. Some of the parameters obtained for each arrangement (mass, volume, fuel consumption, exhaust gases and NPV) are used as criteria and sub-criteria for selection. Two scenarios are evaluated, the first scenario gives more importance to the financial component of the design; the second scenario sets the exhaust gases emissions as the more significant parameter. The results were different, the arrangements 1 and 2 with medium speed Diesel generator sets appear as the most suitable option from the economical point of view; whereas the arrangements with batteries and high speed Diesel gensets are the best options to reduce the exhaust emissions. / O presente trabalho propôs uma metodologia para definir o sistema de propulsão elétrica para PSVs. A metodologia foi aplicada para um caso estudo: o projeto conceitual de um PSV para operar nos campos do pré-sal na Bacia de Santos. Primeiramente, as quatro diferentes alternativas de sistemas de propulsão elétrica para PSV são apresentadas e dimensionadas. A primeira alternativa tem motores de indução como motores de propulsão principal, a segunda alternativa tem motores síncronos como motores de propulsão principal; a terceira e quarta alternativas são as mesmas que a primeira e a segunda, respectivamente, com um banco de baterias conectado ao quadro principal. Cada um dos quatro arranjos foi considerado com duas opções para Diesel geradores: Diesel geradores de alta e média rotação. A massa, volumem, consumo de combustível, emissão de gases e os custos capitais de referência para cada arranjo são estimados e analisados. Adicionalmente, uma análise económica usando o Valor Presente Líquido (VPL) é feita. A metodologia finaliza com o Analytic Hierarchy Process (AHP) para apoiar o processo de escolha de alternativa. Alguns dos parâmetros obtidos para cada arranjo (massa, volumem, consumo de combustível, gases poluentes e o VPL) são utilizados como critérios de seleção. Dois cenários são avaliados, o primeiro cenário dá maior importância à parte financeira do projeto, o segundo cenário estabelece as emissões de gases poluentes como o parâmetro mais significativo. Os resultados foram diferentes, os arranjos 1 e 2 com Diesel geradores de média rotação se apresentam como a opção mais adequada desde o ponto de vista econômico; enquanto os arranjos com baterias e Diesel geradores de alta rotação são a melhor opção para reduzir as emissões de gases poluentes.

The present work proposes a methodology to define the electric propulsion system for PSVs. This methodology was applied to a case study: the conceptual design of a PSV for operation at the pre-salt fields at Santos basin. First, four different alternatives of electric propulsion systems for the PSV are presented and sized. The first one has induction motors as main propulsion motors, the second one has synchronous motors as main propulsion motors; the third and fourth alternatives are the same as the first and second, respectively, with a batteries bank connected to the main switchboard. Each of the four arrangements was contemplated with two options for Diesel generators: high speed and medium speed generator sets. The mass, volume, fuel consumption, exhaust gases emissions and reference capital costs for each arrangement are estimated and analyzed. Moreover, an economic analysis through the Net Present Value (NPV) is performed. The methodology ends with the Analytic Hierarchy Process (AHP) to support the decision making procedure. Some of the parameters obtained for each arrangement (mass, volume, fuel consumption, exhaust gases and NPV) are used as criteria and sub-criteria for selection. Two scenarios are evaluated, the first scenario gives more importance to the financial component of the design; the second scenario sets the exhaust gases emissions as the more significant parameter. The results were different, the arrangements 1 and 2 with medium speed Diesel generator sets appear as the most suitable option from the economical point of view; whereas the arrangements with batteries and high speed Diesel gensets are the best options to reduce the exhaust emissions. / O presente trabalho propôs uma metodologia para definir o sistema de propulsão elétrica para PSVs. A metodologia foi aplicada para um caso estudo: o projeto conceitual de um PSV para operar nos campos do pré-sal na Bacia de Santos. Primeiramente, as quatro diferentes alternativas de sistemas de propulsão elétrica para PSV são apresentadas e dimensionadas. A primeira alternativa tem motores de indução como motores de propulsão principal, a segunda alternativa tem motores síncronos como motores de propulsão principal; a terceira e quarta alternativas são as mesmas que a primeira e a segunda, respectivamente, com um banco de baterias conectado ao quadro principal. Cada um dos quatro arranjos foi considerado com duas opções para Diesel geradores: Diesel geradores de alta e média rotação. A massa, volumem, consumo de combustível, emissão de gases e os custos capitais de referência para cada arranjo são estimados e analisados. Adicionalmente, uma análise económica usando o Valor Presente Líquido (VPL) é feita. A metodologia finaliza com o Analytic Hierarchy Process (AHP) para apoiar o processo de escolha de alternativa. Alguns dos parâmetros obtidos para cada arranjo (massa, volumem, consumo de combustível, gases poluentes e o VPL) são utilizados como critérios de seleção. Dois cenários são avaliados, o primeiro cenário dá maior importância à parte financeira do projeto, o segundo cenário estabelece as emissões de gases poluentes como o parâmetro mais significativo. Os resultados foram diferentes, os arranjos 1 e 2 com Diesel geradores de média rotação se apresentam como a opção mais adequada desde o ponto de vista econômico; enquanto os arranjos com baterias e Diesel geradores de alta rotação são a melhor opção para reduzir as emissões de gases poluentes.