(一)区域地质背景
阿拉斯加北坡位于阿拉斯加州布鲁克斯山脉以北至波弗特海沿岸近海区，是一个向斜下降的斜坡带，包括布鲁克斯河北部广大流域，其被分为3个自然地带:从南向北依次为布鲁克斯河、丘陵和海岸平原，又称北极斜坡。它是北极外围最重要的油气盆地之一，蕴藏着丰富的天然气水合物资源，面积约16×104km2。构造上是一个北缓南陡的向斜盆地。北部沿海为巴洛隆起，由前泥盆系的基底组成。泥盆系至下白垩统为前陆型沉积，地层向南逐渐加厚，深度加大。南侧的布鲁克斯山原来为深海槽沉积区，在早白垩世末逆转成山，并向北冲断，山前出现科维尔洼陷。自晚白垩世起，沉积地层变为自南而北加厚，埋深加大。进入古近纪，北部沿岸成为被动大陆边缘盆地。
(二)资源与分布
早在1972年采自位于普拉德霍湾油田西北部的Northwest Eileen state2井的钻井数据就直接证实了阿拉斯加北坡存在天然气水合物。通过加压桶取心、井下测井曲线研究及地层生产测试证实了Northwest Eileen state2井中存在3个天然气水合物产层。通过测井响应可推测位于阿拉斯加北部的其他50口勘探和生产井可能也存在天然气水合物。这些井具有多套天然气水合物产层，单层厚度变化为3～30m。
在普拉德霍湾－库帕勒克河地区，各项测井曲线表明，天然气水合物存在于早古近纪和新近纪区域不整合和Ugnu砂岩450～700m厚非海相和海相沉积系列中(图7－28)。天然气水合物存在于6个垂向连续的砂岩和砾岩层中，而且地理上被局限在库帕勒克河地区的东部末端和普拉德霍湾西部末端(图7－28)。许多井存在多套含天然气水合物单元，个别产层达3～31m厚。图7－28中横向连续的任一方向、分散的含天然气水合物岩石单元都给定一个标准字母(从A到F);A单元是一个地层层位最低的单元(图7－28)。图7－28给出含天然气水合物层的界线内插在当地含天然气水合物和不含天然气水合物的井位之间。
图7－28普拉德霍湾－库帕勒河地区天然气水合物和其下部游离气分布剖面图 (据Collett et al.，1988资料修改)
近年来石油公司完成的三维地震勘探证明，在普拉德霍湾油田西部末端天然气水合物稳定带基底存在着天然气水合物或者游离气。普拉德霍湾西端地带的裸眼井测井表明，在4个测井特征确定的单元下的下倾地层圈闭有大量的游离气体。6个天然气水合物矿藏的已填图地区估算资源量为(1.0～1.2)×1012m3或是普拉德霍湾油田常规天然气资源已探明储量的两倍。
几口位于帕勒克河油田西部地区的勘探和开发井井下数据显示，在Tarn油田上覆地层中存在一个大型的天然气水合物气藏。位于Tarn油田西南方向6km处的Cirque探井显示已穿透永久冻土带中相对较厚的天然气水合物沉积层。Tarn地区的天然气水合物地层相当于West Sak砂岩层的上部层段，其资源量估算超过20亿桶稠油，且是重点开采区。对帕勒克河油田西部其他近期完成的井进行初步分析显示Tarn地区天然气水合物矿藏可能比Eileen天然气矿藏要大得多。
Tarn天然气水合物矿藏也是Hot Ice的天然气水合物研究井的目标之一，该井由Ana-darko石油公司钻于2003～2004年。然而，在Hot Ice井中并没有钻遇天然气水合物。而是钻在已标绘的Tarn天然气水合物矿藏以东的下倾地层。该井钻遇了天然气水合物稳定带中含水砂岩储集层，这说明在天然气水合物勘探中需要考虑的气源和圈闭问题。
对采自Eileen和Tarn天然气水合物矿藏的钻井岩屑和岩心样品进行地球化学分析，结果显示在圈定边界的天然气水合物矿藏中烃类气体以甲烷为主(Collett，1993)。稳定甲烷碳同位素分析显示预测的天然气水合物矿藏中甲烷来自微生物成因和热解成因的混合成因，可明显看出包括普拉德霍湾油田在内的热成因气均来自深部气源。
根据2000年天然气水合物研究和开发法令，美国能源部对北极和海洋天然气水合物进行了实验研究和野外调查。在北极研究区，BP勘探公司阿拉斯加分公司(BPXA)和美国能源部(DOE)共同承担对阿拉斯加北坡普拉德霍湾、库帕勒克河及Mine Point油田天然气水合物资源进行定性、定量及商业可行性分析。阿拉斯加Milne Point地区，钻穿Mount Elbert天然气水合物地层的Test井于2007年完工，BPXA应对DOE提出对阿拉斯加北坡天然气水合物资源量进行评价的要求，该项目于2002年开工。接下来的3年中，这项工程的地质勘探队按照阿拉斯加、亚利桑那州大学及Ryder－Scott公司方面的要求对区域地质、工程及生产模型进行了研究。2005年，BPXA根据所有的三维地震资料并结合现有的测井资料进行分析后，在Milne Point地区识别并圈定了大量具有开发前景的天然气水合物。由于那些有利勘探是没有开钻、以断层为边界的矿藏，BPXA和DOE决定在Mount Elbert勘探区打一口垂直地层探井来获取关键的储集层数据以发展一项长期的生产测试计划。
Mount Elbert天然气水合物地层探井计划22天完成，包括采集岩心、测井及井下生产测试数据。下表层套管的井眼首先开钻且下套管深度达到595m。通过使用Reed HycalogCorion wireline－retrievable取心系统，运用冷凝油基钻井液该井连续取心深度达到760m，取心系统穿透154m的天然气水合物和含水砂泥岩层时的采取率可达85%。岩心取样队就地对这些岩心进行了处理，并对用于孔隙水地化分析、微生物分析、气体化学性质分析、岩石物理性质分析的二次采样进行了收集。岩心样品同样被储存在液化氮中或者转移到高压釜用于对储存的天然气水合物的进一步研究。岩心取样完了之后，开始扩大井眼并将该井进行了加深到915m，然后用电缆进行测井，包括偶极声波测井、核磁共振、电阻率扫描、井眼成像及先进的地球化学测井。测井完了之后，应用斯伦贝谢模块动力测井仪对两个砂岩储集层中的4个裸眼井测点进行了分子动力学测试。在每一次的测试中，天然气水合物都会产生气体。
如图7－28所示，在两个地层剖面中发现了天然气水合物。在上部层位(D单元)中有约14m厚的含天然气水合物砂岩储集层。下部层位(C单元)中有约16m厚的含天然气水合物砂岩储集层。两个层位天然气水合物饱和度都与储层性质变化有关，介于60%～70%之间。该结果最终证明了USGS运用的探测天然气水合物方法的可靠性。在这次研究计划当中的附加工作包括一项长期的生产测试计划，即在各种生产及完井方案下测定储集层的产出能力。这项计划也包括对天然气水合物增产效果进行油藏模拟，及对各种生产测试方案进行评价，并作为由美国发起的正在进行的对天然气水合物生产进行计算机代码研究。
如前所述，1995年美国地质调查局(USGS)国家石油与天然气资源评价包括对陆上和海上区域天然气水合物资源系统资源评价。陆上部分的资源评价涉及阿拉斯加北坡大部分地区，估计其天然气水合物中蕴藏有多达16.7×1012m3的天然气资源。近期，美国地质调查局(USGS)和土地管理局(BLM)通过合作对阿拉斯加北坡未探明的天然气水合物技术可采储量进行评估。美国地质调查局(USGS)通过运用地质评价方法对阿拉斯加北坡天然气水合物进行评估后，认为该处天然气水合物中天然气待发现可采资源量约2.42×1012m3。