煤层气分馏机理的探讨,在使煤层气分馏地质效应得以解释的同时,也为煤层气富集成藏研究提供支撑。本文应用吸附势理论、从头计算理论、亨利定律及其相关理论等对煤层气分馏效应进行了系统研究,发现煤层气的分馏存在四种机理:解吸—扩散—运移分馏、溶解—运移分馏、微生物分馏和高温裂解分馏。（1）吸附势理论的引入,使得煤层气解吸-扩散-运移分馏机理得以合理解释。13CH₄因其吸附势普遍高于12CH₄而具有优先吸附、滞后解吸的特征,12CH₄更容易发生运移分馏。二氧化碳与甲烷相比,具有优先吸附、滞后解吸的特征,甲烷具有强的分馏效应,特别是在高压下。指出高压下更有利于注入二氧化碳强化甲烷产出工艺的实施。从头计算理论的引入,计算了煤与不同气体及水分子之间的作用力,从量子角度解释了煤层气吸附/解吸—扩散分馏效应。（2）地下水的溶解作用使得CO₂被优先溶解并被运移至滞留区聚集,导致滞留区CO₂的含量高;CH₄碳同位素具有相同的分馏效应,即13CH₄在滞留区的含量比径流区高。（3）微生物甲烷以CH₃COOH发酵和CO₂还原两种途径产生,且以C_O2还原为主,两种微生物成因的甲烷都造成甲烷碳同位素变轻。（4）高温裂解作用的存在造成煤层甲烷碳同位素变重。