受多尺度孔洞、裂缝系统发育的影响,在碳酸盐岩油气资源勘探开发过程中普遍面临储层准确评价困难以及井漏、井壁失稳垮塌等问题的困扰。岩石力学参数是钻完井、储层改造等工程设计优化的重要基础,孔隙度则是储层评价的重要参数之一。与均质地层不同,碳酸盐岩储集层孔隙结构复杂且非均质性强,准确评价碳酸盐岩孔隙度、岩石力学强度等物性参数依然是目前面临的重要技术难题。本文在国内外文献调研的基础上,针对碳酸盐岩中孔洞、小尺寸裂缝储层,通过大量的数值模拟实验研究了该类碳酸盐岩孔隙度、岩石力学强度参数、断裂韧性与不同频率声波时差和衰减系数的关系,建立了基于声波属性参数的岩石力学参数及孔隙度的预测方法,取得的主要成果如下:(1)在数值模拟条件下,孔隙度与声波时差的相关性较差,声波时差不能反映孔隙度的变化。(2)孔隙度与衰减系数之间具有较好的相关性,且孔径对孔隙度与衰减系数关系影响显著,表现为:孔径分布在1.6mm至1.8mm,孔隙度与P250KHz衰减系数呈对数函数规律变化;孔径分布在1.0mm至1.6mm,孔隙度与P250KHz衰减系数呈指数函数规律变化。(3)考虑孔径的影响,建立了基于声波衰减系数的碳酸盐岩孔隙度预测模型。(4)在数值模拟条件下,无论是P250KHz声波时差还是P50KHz声波时差与弹性模量的相关性都比较差,都不适合用于预测弹性模量;而声波衰减系数与弹性模量呈较好的直线负相关关系,且孔径、缝倾角、缝密度对P50KHz衰减系数与弹性模量的关系影响较小;选取衰减系数作为预测变量,建立了弹性模量的预测方程。泊松比、抗压强度与声波时差之间的相关性较差,声波时差无法用于岩石力学参数的预测。岩石力学参数与声波衰减系数具有较好的相关性,表现为:弹性模量、抗压强度与声波衰减系数呈线性负相关;泊松比与声波衰减系数的呈线性正相关。(5)在数值模拟条件下,断裂韧性大小受天然裂缝规模、孔径大小影响显著,总体表现为:随裂缝长度增大,断裂韧性降低;随着孔径的增大,断裂韧性降低,且随着天然裂缝规模的增大,孔径变化对断裂韧性影响逐渐减小;断裂韧性与声波衰减系数相关性较好,呈线性相关关系。