针对鄂尔多斯盆地东缘煤层气井进入生产中后期出现的产量下降的问题,探索采用生物增产技术作为潜在增产措施。采集低产井产出液作为菌源,结合煤样开展生物产气模拟实验,系统分析了代谢中间产物、关键酶活性、微生物群落结构及功能代谢途径等参数的变化特征。实验结果表明,煤样在低产井菌源活化条件下具有一定的产甲烷潜力,单位质量煤甲烷产量达1.15 mL/g;微生物降解煤中有机底物,产生有机酸、醇类和H₂等中间产物,作为产甲烷菌底物的酸类物质在体系中被及时降解并相互转化;辅酶F₄₂₀、氢化酶和纤维素酶活性与生物产气量的变化趋势一致,相关菌群代谢活性同时变化。产气系统中假单胞菌属占比达到57.40%,甲烷八叠球菌属和产甲烷袋菌属占主导地位,其占比合计超过98%,细菌多样性高于古菌,共同作用参与了煤大分子物质的降解与转化。生物产气过程中产甲烷菌参与了甲烷代谢的3种途径,最大程度提高了产甲烷效率。乙酸营养型的甲烷产量占51.5%,氢营养型和甲基营养型甲烷产量分别占30.4%、18.1%。发酵系统中优势古菌菌群能够参与不同的甲烷合成途径,最终产生了生物甲烷。