Characterization of carbonate rocks presents several challenges regarding the acquisition of petrophysical parameters and the understanding of fluid-flow dynamics in their pore system. To face these challenges, techniques such as X-ray microtomography, three-dimensional digital model reconstruction and fluid-flow numerical simulations have been continuously developed and improved. This study analyzes the representative elementary volume (REV) of a region of interest (ROI) of a highly heterogeneous stromatolite sample. Porosity and permeability are estimated for different subvolumes of the sample based on digital petrophysics. All necessary steps for reconstruction and segmentation of the complex pore system of the sample, as well as numerical simulations of fluid flow, are presented and discussed. The workflow is promising for reservoir evaluation because it can be applied to any type of carbonate rock.A caracterização de rochas carbonáticas apresenta diversos desafios quanto à determinação de seus parâmetros petrofísicos e o entendimento da dinâmica de escoamento de fluidos em seus sistemas porosos. Técnicas como a microtomografia de raios X, a modelagem digital tridimensional e a simulação numérica do escoamento de fluidos têm sido continuamente desenvolvidas e aprimoradas para superar esses desafios. Este estudo analisa o volume elementar representativo (REV) em uma região de interesse (ROI) de uma amostra de estromatólito altamente heterogênea. A porosidade e a permeabilidade são estimadas em diferentes subvolumes da amostra através da petrofísica digital. São apresentadas e discutidas todas as etapas necessárias para a reconstrução e segmentação do sistema poroso e a simulação numérica do escoamento de fluidos. A metodologia é promissora para avaliação de reservatórios visto que o fluxo de trabalho pode ser aplicado a qualquer tipo de rocha carbonática.