延长探区位于鄂尔多斯盆地东南部,自2003年以来,其上古生界多个层段先后取得重大突破,发现了储量超千亿方的大气田;截至2016年底,该区天然气已探明地质储量6650×10⁸m³,建成产能32×10⁸m³,产能与储量比低于0.5%,丰富的天然气资源尚未得到充分的利用。而造成这一现状的主要地质原因是沉积体系与砂体展布不清,砂岩成岩演化规律与储层物性控制因素不明,有利储层的分布亟待落实。为此,本文综合运用岩、电、震及分析化验资料,以层序地层格架为约束,对二叠系重点含气层段进行深入研究,明晰了各层序内物源供给状况,再现了不同时期沉积微相与砂体的空间展布,厘清了砂岩成岩演化规律与物性主控制因素,并基于灰色关联分析法,对储层进行综合定量评价,指出了有利储层的分布区。主要认识与创新如下:（1）在岩-电-震匹配的基础上,结合前人地质定年约束结果,自下而上将山西组至下石盒子组底部划分为4个三级层序（SQ1^SQ4）、12个体系域;进而结合单井重矿物Q型聚类分析,明确各层序发育时期区内始终存在北（大）、南（小）两个物源体系,二者于区内的分界线早期南移（SQ1^SQ2→SQ3）、后期北迁（SQ3→SQ4）。（2）基于千余米岩心的精细描述,识别出12种岩相与8种岩相组合,明确了SQ1^SQ3为曲流河三角洲前缘（9种岩相、7种岩相组合）,SQ4为辫状河三角洲前缘（11种岩相、7种岩相组合）;结合沉积参数编图,再现了12个体系域内沉积微相与砂体的空间展布,并建立双物源供给背景下的沉积演化模式。（3）综合运用大量薄片、SEM等测试资料,明确了储层砂岩发育6类储集空间与4类孔隙结构,经历了3期烃类充注和4个阶段成岩改造,目前处于中成岩阶段B期末—晚成岩阶段;孔、渗的主要分布区间分别为3%⁷%、（0.01¹）×10^-3μm²。（4）通过对层序格架内储层特征与成岩作用的系统解剖,明确了储层物性“北好南差”（单一层序内）、“上高下低”（层序界面附近）、LST>HST>TST（SQ1、SQ2、SQ4）与HST>LST>TST（SQ3）的总体特点,指出了物源、基准面、沉积环境控制下砂岩初始孔渗条件的差异分布与埋藏阶段成岩作用的叠加改造是形成上述面貌的关键。（5）在沉积-成岩特征分析的基础上,厘定砂厚、渗透率、孔隙度、沉积微相、泥质含量、成岩综合系数6个评价指标,结合灰色关联分析法分别构建南、北三角洲主控区评价参数权重,而后采用“分区打分,套合成图”的方式对各层序LST和HST储层进行定量评价,指出I类有利储层叠合区位于安塞周边、延川-延长东侧、子长周边等地。