碳酸盐岩储层是我国陆上油气勘探的重要储层类型。不同地区的碳酸盐岩储层在沉积、成岩过程中存在明显差异,影响其物性及地震弹性性质变化的因素也存在差异,因此针对不同地区碳酸盐岩进行物性与地震弹性性质对比分析尤为重要。本文通过对塔里木盆地古城鹰山组和鄂尔多斯盆地大牛地奥陶系马家沟组碳酸盐岩储层样品进行系统地震岩石物理实验,并结合样品岩石学特征、微观结构特征、物性特征的测量分析以及储层成岩作用研究,建立地震弹性特征与储层物性特征的实验关系,构建岩石物理经验模型,并根据成岩演化分析储层主要孔隙类型。对比塔里木盆地哈拉哈塘奥陶系鹰山组三段、东营凹陷古近系沙河街组四段等4个不同地区的碳酸盐岩储层样品,分析样品物性与地震弹性性质的变化规律及影响因素。研究结果表明,碳酸盐岩样品物性与地震弹性性质整体变化规律受微晶方解石结构特征的控制,而传统的岩石结构及孔隙类型分类不能完全反应上述特征的变化。依据形态特征可将样品微晶结构分为多孔微晶、紧密微晶体和致密微晶三种类型,其孔隙与孔喉半径逐渐减小,方解石颗粒边界力学特征与弹性均匀性也逐渐增强,致使样品纵横波速度等地震弹性特征表现出随孔隙度增大而逐渐减小的总体趋势。对于以致密微晶为主的低孔隙度样品(孔隙度φ<5%),微晶孔隙贡献较小,同时微晶弹性性质接近岩石基质,致使岩石宏观物性特征与弹性性质受裂隙、溶蚀孔隙等的影响更为明显,样品物性与地震弹性性质的变化表现为孔隙结构的控制作用。孔隙纵横比对孔隙类型也具有较好的指示作用,溶蚀孔隙的体积模量纵横比高于0.2,粒间孔体积模量纵横比介于0.1~0.2之间,多孔微晶与紧密微晶体积模量纵横比小于0.15,而致密微晶的体积模量纵横比接近于0.2。样品孔隙结构均匀性的差异会影响流体相关速度频散作用,大部分紧密微晶与多孔微晶样品的纵横波视频散值小于5%,速度频散较弱,说明孔隙结构更为均匀。而致密微晶样品速度视频散值变化范围较大,表现出较强的速度频散,反映了样品具有颗粒支撑结构以及多种孔隙类型共存的特征。研究结果可为碳酸盐岩储层的分类及相关岩性、储层地震预测及烃类检测提供依据。