Провинция располагается в западной части Якутской АССР, занимая труднодоступную для освоения таежную территорию левобережья \ Лены и бассейна ее левого притока — Вилюя (рис. 107). Открытие провинции относится к 1956 г., когда значительные притоки газа (до 2 млн. м3/сут) из мезозойских отложений были получены на Усть-Вилюйском газоконденсатном местоскоплении, разведанном на территории, относимой ныне к соседней Предверхоянской газонефтеносной провинции. Начиная с 1965 г. ряд газоконденсатных местоскоплении открыт непосредственно в пределах Лено-Вилюйской провинции (Средневи-люйское, Мастахское, Неджелинское и др.), свидетельствуя о широкой газоносности недр этой территории.

В тектоническом отношении Лено-Вилюйская провинция соответствует одноименной синеклизе, выделяющейся в краевой восточной части древней докембрийской Сибирской платформы. Синеклиза располагается между Анабарской (на западе) и Алданской (на юге) антеклизами и постепенно раскрывается на востоке в Предверхоянский предгорный прогиб. Лено-Вилюйская синеклиза — крупнейшая отрицательная тектоническая структура и наиболее погруженная часть Сибирской платформы. По данным геофизических исследований, синеклиза выполнена комплексом осадочных пород от кембрийских до неоген-четвертичных включительно, общая мощность которых достигает 10—12 км. Промышленная газоносность Лено-Вилюйской провинции связана с пермскими, триасовыми и юрскими комплексами пород в основном в пределах Хапчагайского мегавала — наиболее крупной (200 х 40 ^ - г 50 км) положительной региональной структуры в мезозойских отложениях синеклизы.

Продуктивный разрез мезозоя представлен чередующимися пластами песчаников, алевролитов, аргиллитов и глин. Общая мощность изученной бурением продуктивной толщи составляет не менее 1500 м; в ее разрезе выделяется до 8—10 газоносных горизонтов. Наибольшие залежи газа установлены в коллекторах нижнего триаса и нижней юры, перекрытых хорошо выдержанными по площади аргиллитовыми покрышками. Дебиты газа из этих залежей достигали 3—5 млн. м3/сут. Выявленные местоскопления провинции многопластовые, заключают ряд газовых и газоконденсатных залежей в интервале глубин 1000—3500 м. По составу газы на 92—99 % состоят из метана.