为了查明保德地区煤层气地球化学特征及成因，采集煤样、煤层气样及水样，开展气体组分分析、煤层气井产出水水质检测和稳定同位素分析。结果表明：煤层气组成中烃类气体以CH4为主，体积分数为88.60%~97.59%；含有少量乙烷，体积分数仅为0.01%~0.14%；干燥系数均大于0.99，属于极干煤层气。非烃类组分中，主要含有CO₂和N₂，其中，CO₂体积分数为1.74%~7.61%，N₂体积分教为0.04%~8.18%。煤层气8¹³C(CHa)值为-56.8%0~-47.7%0，8¹³C(CO₂)值为-6.6%0~13.9%0，8D(CHa)值为-252.6%o~-241.6%d。煤层产出水呈弱碱性，属于NaHCO₃类型水，与地表水离子构成、矿化度、8D(H₂O)和8¹⁸O(H₂O)值均相近，有地表水的补给，有利于产CH₄菌大量繁殖，生成次生生物气。综合认为，研究区煤层气为热成因气和生物气的混合气，生物成因气主要是通过二氧化碳还原作用形成，受煤层解吸一扩散一运移作用、水溶作用和次生生物作用导致煤层气“变轻”。研究成果为后续煤层气勘探开发提供指导。