鄂尔多斯盆地石炭—二叠系发育广厚煤层,蕴含着丰富的天然气资源。大宁—吉县地区上古生界砂岩发育,厚度稳定,为盆地目前天然气勘探开发重点地区。本文结合前人研究成果及大量钻井、测井、地球化学分析资料,通过标志层及岩性识别,对研究区太原组一盒8段主要砂体进行识别和划分,重点对砂体发育好的太2段、山2段、山1段和盒8段进行细致研究。在前人研究和已有工作的基础上,通过微量元素分析古气候、古盐度和氧化还原条件的变化规律,揭示了水体运转模式。研究结果显示大宁—吉县地区上古生界自二叠系气候开始逐渐变冷,沉积环境总体由还原变为氧化,水体盐度由微咸水转变为淡水,研究区沉积受北部河流供给影响大于南部。研究区太原组一盒8段沉积环境主要包括两个大的阶段:海陆过渡沉积时期(太原组)与陆相沉积时期(山西组一盒8段)。研究区太原组含煤地层为广阔海退沉积环境,海退方向为自西向东。太原组含煤地层发育了浅海陆棚、障壁岛、潮坪、泻湖等沉积微相类型,太原组末期海水基本退出研究区。障壁岛与砂坪为本时期主要砂体发育部位,受浅海陆棚分割,在研究区形成两个发育区带,砂体多呈北—南向展布。山西组一盒8段时期,受南北物源供给在研究区成汇水区,发育了水下分流河道、河口砂坝、河道间、滨浅湖等陆源沉积微相类型,可划分为三角洲前缘沉积体系和前三角洲—滨浅湖沉积体系,以三角洲前缘沉积为主。水下分流河道微相和河口砂坝微相为砂体主要发育相带,河口坝砂呈东—西向展布,水下分流河道砂体受物源供给方向影响,多呈南—北向展布。研究区上古生界砂岩储层以碎屑岩储层为主,主要储集空间为次生孔隙,孔渗性较差。由于物源变化,岩性组构纵向上变化,石英含量略有降低,岩屑含量增加,填隙物与胶结物含量波动不大,总体长石含量较少。在总结沉积相演化规律和主要砂体展布及物性统计基础上,得出大宁—吉县地区有利砂体主要发育在永和3井—大吉7-6井区域、宜川东北部地区、吉探4井及吉试5井区域。