基于柳林地区山西组与太原组煤层含气性差异特征,以保存条件为重点,从煤层顶板岩性和水文地质条件2个方面,剖析了2组煤层含气性差异控制因素,总结了2组煤层气成藏模式。研究表明,煤层顶板岩性和水动力条件共同控制了该区2组煤层含气性的差异。山西组煤层含气量和甲烷浓度总体高于太原组煤层;太原组煤层二氧化碳浓度偏高,甲烷碳同位素偏轻;山西组煤层顶板为弱含水泥岩和砂岩,有利于煤层气富集;太原组煤层顶板为强含水灰岩,不利于煤层气富集。在活跃的水动力条件下,太原组煤层碳同位素分馏作用和甲烷与二氧化碳间的碳同位素交换作用,是造成太原组煤层二氧化碳浓度偏高、甲烷碳同位素偏轻的根本原因。研究认为,山西组煤层气藏为气压封闭型气藏,太原组煤层气藏为水力封闭型气藏。