与煤层气有关的地层水具有一个共同的化学特征，这种化学特征与地层的岩性或年代无关，它能作为一种勘探方法。实际上缺乏硫酸盐、钙和镁的地层水主要含有钠和碳酸氢盐，并且因受到海水的影响还含有氯化物。生物化学作用使硫酸盐、大量的碳酸氢盐，以及钙和镁沉淀减少，据此可推断出不同的地球化学特征。阳离子与粘土互换也可能会减少溶解的钙和镁，但这不是必要条件。硫酸盐／碳酸氢盐比值低是地层水的特征，并且还很普遍，但并不表明有常规油气存在。在许多煤层含水层中发现地层水富含硫酸盐、钙和镁，但未发现伴生甲烷。使用总溶解固体数据可确保这些数据能反映碳酸氢盐浓度的调节范围，以便模拟蒸发残留物。碳酸氢盐总含量的计算误差结果可能导致地层水中的碳酸氢盐含量太高，因此使待处理的问题变得复杂化。重点研究与甲烷相关的地球化学特征能够提高对远景构造的评价并且有利于勘探目标的选择，了解地球化学特征对评价普通的井疲劳试验也是有用的。在地层水分析中出现的高浓度硫酸盐能证明早期缩减试压泵是正确的，并且能促使后续钻探井的井位远离供水区。
