温度场是制约有效储层发育的关键因素之一，然而关于塔里木盆地超深层储层热演化及其对储层有效性的影响研究还很少。本文选取塔里木台盆区近几年新钻井作为研究对象，通过实测等效镜质体反射率参数热史模拟揭示了塔里木盆地台盆区显生宙时期的古热流演化史。台盆区的大地热流从早古生代的45-65 mW/m2逐渐降至现今的32-45 mW/m2，仅局部地区在早二叠世受岩浆活动影响出现短暂的热流高峰，约为46-62 mW/m2。在此基础上，结合沉积埋藏史明确了超深层碳酸盐岩储层的古温度史和关键变革时期的古温度平面分布特征，并对比分析了不同构造单元碳酸盐岩储层温度场差异演化特征及主控因素。奥陶系储层受控于大地热流和地层埋深的影响，经历了早期缓慢升温和晚期快速升温的过程，除局部地区在早二叠世存在高异常外，塔里木盆地奥陶系储层在关键构造时期均表现出由中部向南北两侧降温的平面展布特征，与现今油气相态特征匹配。通过建立温度场与储层孔隙演化模式，深入讨论了台盆区有效储层发育的温度场条件。超深层碳酸盐岩储层的溶蚀-沉淀作用和油气相态与温压密切相关，温度不仅可以通过改善储层物性间接为油气充注提供储集空间，而且长期的低温高压背景有利于液态烃的保存。本研究有助于厘清塔里木盆地台盆区超深层碳酸盐岩储层的热演化过程，并通过探讨对储层有效性的影响为下一步油气勘探提供参考。