四川盆地中部CT1井雷口坡组三段二亚段(简称雷三²亚段)泥质灰岩储层在近期取得工业性气流,显示出良好的勘探前景。目前对泥质灰岩储层的测井响应机制与预测模型的研究较为薄弱。通过川中地区雷三²亚段的岩心描述、薄片观察与测井响应特征总结,建立了基于测井数据的长短期记忆网络(LSTM)的机器学习模型;对泥质灰岩进行岩性识别,结合单因素矿物含量分析及沉积相特征,实现泥质灰岩储层“点-线-面”多元综合预测。研究结果表明,雷三²亚段以灰岩、泥质灰岩、白云岩及膏盐岩为主,泥质灰岩储层储集空间以纳米-微.米级的孔隙和微裂缝为主,为典型的低孔低渗型储层,储层厚度40~130 m。对比CIFLog软件计算结果和镜下薄片鉴定结果,LSTM模型预测结果的精确度达到(87.3±0.5)%。预测结果显示,泥质灰岩储层主要分布在西充、南充及仪陇地区,厚80~120 m,呈“中厚边薄”的特征,为优势勘探区;中江、资阳、安岳及合川地区储层厚度60~80 m,为潜在勘探区。本次研究为川中地区雷三²亚段泥质灰岩储层的油气勘探提供参考。