神木气田位于鄂尔多斯盆地东北部,目前正处于高效开发与持续扩产阶段。S51井区作为神木气田中部的核心区块,其主力产气层之一为二叠系山2段。井区储量集中现象显著,但剩余气分布规律尚不明确。针对这一问题,本文基于测井、录井、岩心观察及铸体薄片等资料,对砂体叠置模式进行了精细解剖,并结合沉积相、储层物性及气藏分布特征,系统分析了砂体叠置模式与天然气分布的关系。研究结果表明:S51井区山2段沉积亚相以三角洲平原为主,砂岩粒度较粗以中砂岩、粗砂岩为主要类型,发育块状层理和平行层理;储层孔隙类型以溶蚀孔为主。单砂体叠置模式在垂向上可分为孤立式、叠加式和垂向切叠式,在横向上可分为分离式、对接式和横向切叠式。其中,横向以及垂向切叠式砂体的物性以及含气饱和度优于其他模式。结合气藏平面图及剖面图分析,认为多期砂体在横向和垂向上的多期次砂体相互切叠以及构造高部位更有利于气藏的发育。该研究成果可为气田后期剩余气潜力分析及开发调整提供借鉴。