塔里木盆地古城地区奥陶系鹰山组目的层以致密碳酸盐岩为主要储层。储层埋深均在6000米以上,储层具有低孔、低渗、非均质性强的特征,储层分布异常复杂。针对研究区储层的地震岩石物理建模需要综合考虑孔隙结构和孔隙含流体特征等对地震波频散和衰减造成的影响。首先假设岩石的特征单元体为包含不同孔隙形状的线弹性固体,孔隙充填无粘性可压缩流体,基于“不排水”近似,考虑外力作用时孔隙流体和固体基质间的应力耦合作用,建立裂隙-孔隙岩石物理理论模型(Cracks-Pores Effective Medium模型),分析不同条件对岩石弹性性质及频散的影响,包括单一孔隙、单一裂隙、孔隙与裂隙并存、变基质模量、变流体饱和度等情况。理论模型的数值模拟结果表明:当基质和孔隙之间的刚度差异越大、含少量裂隙或含少量气时,会对岩石的弹性性质产生明显的影响,频散可能最大。譬如:基质为方解石,当裂隙纵横比ξ为0.005,裂隙组分含量为0.18,孔隙饱水时,体积模量频散最大可达54.8%;裂隙纵横比ξ为0.003,含水饱和度为89.4%时,体积模量频散最大可达81.8%。然后基于CPEM模型,构建多频段定量岩石物理解释图版。将解释图版应用于塔里木盆地古城地区奥陶系鹰山组碳酸盐岩储层井数据分析中,对储层岩石的裂隙孔隙度和含气性进行定量描述。分析结果表明:考虑频散影响的变流体饱和度、变裂隙孔隙度的岩石物理图版可以对储层岩石的裂隙孔隙度和含气性进行有效的定量估计,避免了仅用低频理论分析时可能造成的误判。利用CPEM模型,根据古城地区井取芯样品的超声测量波速、密度、孔隙度等弹性参数和物性参数,对样品裂隙孔隙度及频散进行反演。结果表明基于该理论的裂隙孔隙度反演可以对样品的裂隙孔隙度及频散进行定量预估。另外,根据测井数据的纵横波速度、密度、孔隙度、矿物组分等信息,基于裂隙-孔隙岩石物理理论模型,进行了孔隙类型反演及纵横波速度同步预测。结果表明充分利用已有测井数据,基于该理论,可以很好地对储层岩石的孔隙结构进行定量描述;基于该理论的横波速度预测结果和实际测井结果也表现出了较高的一致性。