塔里木盆地勘探以典型喀斯特岩溶缝洞型和主干走滑断裂断控缝洞型储层为特色,形成了以塔河—轮南为代表的岩溶型、以顺北—富满为代表的构造型2个典型优势成储条件下油气勘探经典案例,但随着油气勘探向超深层甚至万米特深层进军,非典型优势成储条件下是否能发育规模储集体,是制约后续勘探决策与实现突破的关键问题。为此,通过系统分析盆地近10多年来在岩溶型、断控型、相控型勘探新进展与典型案例,探讨了非典型优势成储条件下不同成储要素的表现形式与成储机制,丰富和完善了超深层—万米特深层海相碳酸盐岩储层成因机理认识。研究结果表明:(1)完善了盆内中小尺度走滑断裂与逆冲断裂控储作用认识,建立了多序级走滑断裂带储集体栅状结构模型,指出了逆冲断裂带控储作用受断裂平面分带、垂向分层与岩溶作用差异共同控制;(2)深化了盆地岩溶复杂区储层形成、改造与保存动态过程研究,剖析了以于奇西为代表的复杂岩溶区4种古地貌组合单元(岩溶平原、浅峰丛洼地、深峰丛洼地和溶丘洼地)缝洞体发育特征及差异,指出了浅峰丛洼地区为规模缝洞储层保存最有利区;(3)与内幕不整合相关的岩溶储层正在成为盆地重要的勘探类型,揭示了上震旦统—中下奥陶统碳酸盐岩内幕多期次、不同级别不整合面及暴露溶蚀作用,在中下寒武统台缘带及台内不整合面附近发育较好储集体深度已突破万米。结论认为:(1)首次在盆地发现石灰岩孔隙型储层,突破了以往石灰岩基质物性较差的传统认识,进一步开拓了新的油气储层勘探新类型;(2)指出了盆地碳酸盐岩储层形成受走滑-逆冲及复合断裂活动、有利沉积环境与相带、多类型岩溶作用的协同控制,提出了断-相-溶“多元复合”联控规模成储新模式并在顺北隆2井油气勘探实践中得以证实,上述模式及成功实践为中国超深—万米特深层海相碳酸盐岩油气勘探提供新的借鉴。