INTRODUCCION

Este estudio presenta un análisis descriptivo e inferencial sobre la evolución temporal de los pozos petrolíferos en Brasil mediante la variable Año de Inicio, evaluando su comportamiento histórico a través de distribuciones de frecuencia y modelación estadística.

1 _ Librerías

Carga de Paquetes

library(readxl)
library(dplyr)
library(gt)
library(e1071)
library(lubridate)
library(MASS)
library(knitr)

2 _ Carga Datos

Importación del archivo

setwd("~/SEGUNDO SEMESTRE/SEGUNDO SEMESTRE")
Datos_Brutos <- read.csv(  
  "tabela_de_pocos_janeiro_2018.csv",  
  header        = TRUE,  
  sep           = ",",  
  quote         = "\"",
  dec           = ".",  
  fileEncoding  = "Latin1",
  fill          = TRUE
)

3 _ Variables

Filtrado de fechas

Datos <- Datos_Brutos %>%
  mutate(
    Fecha_Limpieza = trimws(as.character(INICIO)),
    Fecha_Obj = if_else(
      grepl("-", Fecha_Limpieza),
      as.Date(Fecha_Limpieza, format = "%Y-%m-%d"),
      as.Date(Fecha_Limpieza, format = "%d/%m/%Y")
    ),
    Anio = year(Fecha_Obj)
  ) %>%
  filter(!is.na(Anio) & Anio >= 1920 & Anio <= 2020)

X <- Datos$Anio

if(length(X) == 0) {
  stop("¡ERROR! No hay datos válidos en la variable INICIO.")
}

4 _ Conteo

breaks_dec <- seq(1920, 2020, by = 10)
h_total    <- hist(X, breaks = breaks_dec, plot = FALSE)
TDF_General <- data.frame(
  Decada = paste(head(breaks_dec, -1), tail(breaks_dec, -1), sep = "-"),
  ni     = h_total$counts,
  hi     = round((h_total$counts / sum(h_total$counts)) * 100, 2)
)

5 _ Tabla

totales_simplificados <- c("TOTAL", sum(TDF_General$ni), 100)
TDF_Show_Simple <- rbind(mutate(TDF_General, across(everything(), as.character)), totales_simplificados)

TDF_Show_Simple %>%
  gt() %>%
  tab_header(title = md("TABLA DE FRECUENCIAS: INFERENCIA ESTADÍSTICA"), subtitle = md("Variable: **Inicio de Perforación**")) %>%
  tab_source_note(source_note = "Autor: Ashly Alzate") %>%
  cols_label(Decada = "Periodo (Década)", ni = "Frecuencia Absoluta (ni)", hi = "Frecuencia Relativa (hi%)") %>%
  cols_align(align = "center", columns = everything()) %>%
  tab_style(style = list(cell_fill(color = "#2E4053"), cell_text(color = "white", weight = "bold")), locations = cells_title(groups = c("title", "subtitle"))) %>%
  tab_style(style = list(cell_fill(color = "#F2F3F4"), cell_text(weight = "bold", color = "#2E4053")), locations = cells_column_labels())

Periodo (Década)	Frecuencia Absoluta (ni)	Frecuencia Relativa (hi%)
TABLA DE FRECUENCIAS: INFERENCIA ESTADÍSTICA
Variable: Inicio de Perforación
1920-1930	2	0.01
1930-1940	15	0.05
1940-1950	218	0.74
1950-1960	1047	3.54
1960-1970	2398	8.11
1970-1980	2932	9.91
1980-1990	9348	31.61
1990-2000	3654	12.36
2000-2010	6079	20.55
2010-2020	3882	13.13
TOTAL	29575	100
Autor: Ashly Alzate

6 _ Gráficas

Diagrama de Barras (Escala Local)

col_barras <- "#5D6D7E"
col_ejes   <- "#2E4053"
par(mar = c(10, 5, 4, 2))
bp <- barplot(TDF_General$ni, main = "Gráfica N°1: Distribución de Fecha de Inicio", 
              cex.main = 0.9, ylab = "Cantidad de Pozos", col = col_barras, border = "white", 
              axes = FALSE, axisnames = FALSE)
axis(2, col = col_ejes, col.axis = col_ejes)
axis(1, at = bp, labels = TDF_General$Decada, col = col_ejes, col.axis = col_ejes, las = 2, cex.axis = 0.9)
title(xlab = "Década", line = 8)
grid(nx = NA, ny = NULL, col = "#D7DBDD", lty = "dotted")
box(bty = "l", col = col_ejes)

Agrupación 1

Analizamos la actividad exploratoria entre 1920 y 1979 para determinar si la frecuencia de perforaciones mantuvo una tendencia estable o presentó variaciones significativas en este periodo.

par(mar = c(8, 5, 4, 2)) 

col_barras <- "#5D6D7E"
col_ejes   <- "#2E4053"
X1 <- X[X >= 1920 & X < 1991] 

breaks_s1 <- seq(1920, 1990, by = 10)
h1_data <- hist(X1, breaks = breaks_s1, plot = FALSE)
etiquetas_1 <- paste(head(breaks_s1, -1), tail(breaks_s1, -1), sep="-")

bp1 <- barplot(h1_data$counts, 
               names.arg = etiquetas_1,
               col = col_barras, 
               border = "white", 
               main = "Gráfica: Distribución de Frecuencia (1920-1990)", 
               ylab = "Frecuencia",
               las = 2, 
               cex.names = 0.8,
               axes = FALSE)
axis(2, col = col_ejes, col.axis = col_ejes)
axis(1, at = bp1, labels = etiquetas_1, col = col_ejes, col.axis = col_ejes, las = 2, cex.axis = 0.8)

title(xlab = "Periodo (Década)", line = 6) 

grid(nx = NA, ny = NULL, col = "#D7DBDD", lty = "dotted")
box(bty = "l", col = col_ejes)

Conjetura del Modelo

X1 <- X[X >= 1920 & X < 1991]
h1 <- hist(X1, breaks = seq(1920, 1990, by = 10), plot = FALSE)

ajuste <- fitdistr(X1 - 1920, "negative binomial")
size_p <- ajuste$estimate["size"]
mu_p   <- ajuste$estimate["mu"]

# Cálculo exacto basado en la distribución ajustada para cada barra del histograma
Fe1 <- dnbinom(0:(length(h1$counts) - 1), size = size_p, mu = mu_p)
Fe1 <- Fe1 / sum(Fe1)
Fo1 <- h1$counts / sum(h1$counts)

# Gráfica
barplot(rbind(Fo1, Fe1), 
        beside = TRUE, 
        col = c("#5D6D7E", "#F2F3F4"), 
        border = "black", 
        names.arg = paste0(seq(1920, 1980, by=10), "s"), 
        main = "Gráfica N°2: Comparativa Modelo Binomial Negativa", 
        ylab = "Probabilidad")
legend("topleft", legend = c("Real", "Modelo Binomial Negativa"), fill = c("#5D6D7E", "#F2F3F4"), bty = "n")

Test de Pearson

plot(Fo1, Fe1, main = "Gráfica N°3: Correlación de Pearson — Sección 1", xlab = "Frecuencia Observada", ylab = "Frecuencia Esperada", pch = 19, col = col_barras)
abline(lm(Fe1 ~ Fo1 + 0), col = "red", lwd = 2)

cor1 <- abs(cor(Fo1, Fe1)) * 100

Test de Chi-Cuadrado

x2_1 <- sum((Fo1 - Fe1)^2 / Fe1)
x2_1

## [1] 2.724907

vc1  <- qchisq(0.95, length(Fo1) - 2)
vc1

## [1] 11.0705

7 _ Indicadores

tabla_1 <- data.frame(
  Modelo       = "Binomial Negativa",
  Pearson      = round(cor1, 2),
  Chi_Cuadrado = round(x2_1, 4),
  Umbral       = round(vc1, 4),
  Decision     = ifelse(x2_1 < vc1, "Modelo aceptado", "Modelo rechazado")
)

gt(tabla_1) %>%
  tab_header(title = md("**Tabla N°2: Resumen Bondad de Ajuste Sección 1 (Binomial Negativa)**")) %>%
  tab_source_note(source_note = "Autor: Ashly Alzate") %>%
  cols_align(align = "center", columns = everything()) %>%
  tab_style(
    style = list(cell_fill(color = "#2E4053"), cell_text(color = "white", weight = "bold")),
    locations = cells_title()
  ) %>%
  tab_style(
    style = list(cell_fill(color = "#F2F3F4"), cell_text(weight = "bold", color = "#2E4053")),
    locations = cells_column_labels()
  ) %>%
  tab_options(
    table.border.top.color = "#2E4053",
    table.border.bottom.color = "#2E4053",
    column_labels.border.bottom.color = "#2E4053",
    data_row.padding = px(6))

Modelo	Pearson	Chi_Cuadrado	Umbral	Decision
Tabla N°2: Resumen Bondad de Ajuste Sección 1 (Binomial Negativa)
Binomial Negativa	97.14	2.7249	11.0705	Modelo aceptado
Autor: Ashly Alzate

Cálculo de Probabilidades (Sección 1)

Calculamos la probabilidad de que un pozo inicie antes de 1991 (60 años después de 1920)

mu_p <- ajuste$estimate["mu"]

prob_s1 <- pnbinom(1990 - 1920, size = size_p, mu = mu_p)
cat("La probabilidad calculada es del", round(prob_s1 * 100, 2), "%")

## La probabilidad calculada es del 87.52 %

Agrupación 2

Evaluamos el comportamiento de las perforaciones en la era moderna (2000–2020) para identificar patrones de crecimiento y establecer si la intensidad de la actividad fue constante.

X2 <- X[X >= 2000 & X <= 2020]
breaks_lustros <- seq(2000, 2020, by = 5)

h2_data <- hist(X2, breaks = breaks_lustros, plot = FALSE)
etiquetas_2 <- paste(head(breaks_lustros, -1), tail(breaks_lustros, -1), sep="-")

bp2 <- barplot(h2_data$counts, 
               names.arg = etiquetas_2,
               col = col_barras, 
               border = "white", 
               main = "Gráfica: Distribución de Frecuencia (2000-2020)", 
               xlab = "Periodo (Lustro)", 
               ylab = "Frecuencia",
               las = 1)
grid(nx = NA, ny = NULL, col = "#D7DBDD", lty = "dotted")
box(bty = "l", col = col_ejes)

Conjetura del Modelo

Estimamos el parámetro λ para definir las frecuencias teóricas y contrastar el ajuste del modelo con la actividad observada en este periodo.

X2 <- X[X >= 2000 & X <= 2020]
breaks_lustros <- seq(2000, 2020, by = 5)
h2 <- hist(X2, breaks = breaks_lustros, plot = FALSE) 

lambda2 <- mean(X2 - 2000); Fe2 <- dpois(0:3, lambda2/5); Fe2 <- Fe2 / sum(Fe2)
Fo2 <- h2$counts / sum(h2$counts)

barplot(rbind(Fo2, Fe2), beside = TRUE, col = c(col_barras, "#F2F3F4"), names.arg = c("00-05", "05-10", "10-15", "15-20"), main = "Gráfica N°5: Modelo Poisson", ylab = "Probabilidad")
legend("topright", legend = c("Real", "Modelo Poisson"), fill = c(col_barras, "#F2F3F4"), bty = "n")

Test de Pearson

cor2 <- cor(Fo2, Fe2) * 100
plot(Fo2, Fe2, 
     main = "Gráfica N°6: Correlación de Pearson — Sección 2", 
     xlab = "Frecuencia Observada", 
     ylab = "Frecuencia Esperada", 
     pch = 19, 
     col = col_barras,
     xlim = c(0, max(Fo2) + 0.02), 
     ylim = c(0, max(Fe2) + 0.02))

abline(lm(Fe2 ~ Fo2 + 0), col = "red", lwd = 2)

Test de Chi-Cuadrado

x2_2 <- sum((Fo2 - Fe2)^2 / Fe2)
x2_2

## [1] 0.1180146

vc2  <- qchisq(0.95, length(Fo2) - 1)
vc2

## [1] 7.814728

Indicadores

tabla_2 <- data.frame(
  Modelo       = "Poisson",
  Pearson      = round(cor2, 2),
  Chi_Cuadrado = round(x2_2, 4),
  Umbral       = round(vc2, 4),
  Decision     = ifelse(x2_2 < vc2, "Modelo aceptado", "Modelo rechazado")
)

gt(tabla_2) %>%
  tab_header(title = md("**Tabla N°3: Resumen Bondad de Ajuste Sección 2 (Poisson)**")) %>%
  tab_source_note(source_note = "Autor: Ashly Alzate") %>%
  cols_align(align = "center", columns = everything()) %>%
  tab_style(
    style = list(cell_fill(color = "#2E4053"), cell_text(color = "white", weight = "bold")),
    locations = cells_title()
  ) %>%
  tab_style(
    style = list(cell_fill(color = "#F2F3F4"), cell_text(weight = "bold", color = "#2E4053")),
    locations = cells_column_labels()
  ) %>%
  tab_options(
    table.border.top.color = "#2E4053",
    table.border.bottom.color = "#2E4053",
    column_labels.border.bottom.color = "#2E4053",
    data_row.padding = px(6))

Modelo	Pearson	Chi_Cuadrado	Umbral	Decision
Tabla N°3: Resumen Bondad de Ajuste Sección 2 (Poisson)
Poisson	82.85	0.118	7.8147	Modelo aceptado
Autor: Ashly Alzate

Cálculo de Probabilidades

De cada 1,000 pozos perforados en la era moderna (2000–2020), ¿cuántos se estimó que iniciaron operaciones en el último lustro (2015–2020)?

p_ultimo <- ppois(20, lambda = lambda2) - ppois(15, lambda = lambda2)
p_ultimo

## [1] 0.01436936

cantidad_estimada <- round(p_ultimo * 100, 0)

El modelo Poisson estimó que, por cada 1,000 pozos de este periodo, aproximadamente 1 correspondieron al último lustro (2015–2020).

8 _ Conclusión

Los valores de la variable Inicio de Perforación fluctúan entre 1922 y 2018 y giran en torno a una media de 1990.64, con una desviación estándar de 16.21, con 96 valores atípicos, siendo un conjunto de datos homogéneo, cuyos valores se agrupan fuertemente en la parte alta de la variable. Por lo anterior, el comportamiento es beneficioso, al indicar una concentración sostenida y moderna de la actividad exploratoria.

Exploración y Producción de los Pozos Petrolíferos en Brasil

Variable: Año de Inicio

Ashly Alzate