田菁膠是一種天然多糖類高分子物質，資源豐富、無毒。它是由一年生豆科植物田菁的種子內胚片通過機械和化學處理提取而成，其主要成分是半乳甘露聚糖，田菁膠的化學組成和單糖配比結構，使得其很容易溶于水中，對環(huán)境和有機體不產生傷害。然而未經改性的原粉其水合速度及黏度均達不到膠黏劑的國家標準，流動性和滲透性較差。田菁膠的理化性能、化學結構與其同類產品瓜爾膠都十分相似，價格便宜，而且我國是世界上生產田菁的國家，來源廣泛，有必要通過對田菁膠進行改性，研制出一種價格便宜、性能良好的壓裂液用稠化劑。

田菁膠

田菁膠是從天然植物田菁種子的內胚乳中提取的一種植物膠，難溶于乙醇、丙酮、等有機溶劑，易溶于水，常溫下能分散于冷水中，呈黏稠狀，形成黏度很高的水溶膠，具有絮凝和沉降作用、交聯(lián)性能、毒性極低、使用安全，因而在食品加工業(yè)、化學工業(yè)、石油工業(yè)、煤炭工業(yè)、造紙工業(yè)、環(huán)境保護等眾多領域中得到廣泛應用。

田菁膠，是一種由豆科植物田菁的胚乳中提取出來的多糖類膠質，是我國的天然多糖，平均分子量為2.3×105~3.4×105，且大部分是半乳甘露聚糖以及它的主要結構包括β(1→4)糖苷鍵連接甘露糖和α(1→6)糖苷鍵連接半乳糖的側鏈。其理化性質和化學結構與瓜爾膠相似，值得指出的是田菁膠因其顯著的膨脹率和高粘度性，使其具有優(yōu)異的保水性，可應用于保水劑的研發(fā)方面。然而，田菁膠也表現(xiàn)出“弱凝膠”狀特性，從而使得成膠強度過低，且膠體穩(wěn)定性偏弱,成膠速度和成膠時間也不太理想。為了解決上述問題，田菁膠通常需要結合機械結構穩(wěn)定的高分子材料，復合形成堅韌的雙網絡體的凝膠，使其親水性能得以施展。例如，通過本實驗研究發(fā)現(xiàn)，纖維素與田菁膠結合可增強其多孔結構的骨架。

目前田菁膠主要用于石油、采礦等行業(yè)，例如在石油工業(yè)上，用作配制水基壓裂液和井下臨時封堵劑，在采礦工業(yè)上，用作漿狀的膠凝劑。到目前為止，國內外尚未發(fā)現(xiàn)有關于田菁膠用于鉆井沖洗液方面的報導。英國有一項關于用瓜爾膠、木質素磺酸鹽和氧化鎂配制的無粘土鉆井沖洗液的（GB1542960）。瓜爾膠的組成、結構和性能與田菁膠類似。本發(fā)明的任務是用田菁膠配制新型的無粘土鉆井沖洗液。

田菁膠鉆井沖洗液是以田菁膠粉為基本原料，加入含鋅、鉀離子的可溶性無機鹽（例如氯化鋅）和*等添加劑配制而成，也可用硼砂（四硼酸鈉）代替含鋅離子無機鹽。一般配方是：田菁膠粉2-10公斤/立方米，氯化鋅0.1-1.5公斤/立方米，*0.1-1.2公斤/立方米，。性能：表觀粘度5.5-47厘泊，塑性粘度5-22厘泊。動切力4.8-240達因/平方厘米，失水量6-30毫升/30分鐘，酸堿度7-12。

對于一般復雜地層的配方：田菁膠粉2-6公斤/立方米，氯化鋅0.4-0.8公斤/立方米，*0.3-0.7公斤/立方米。性能：表觀粘度8.5-24.5厘泊，塑性粘度8-14厘泊，動切力4.8-100.8達因/平方厘米，失水量7.5-16毫米/30分鐘，酸堿度8-9。

對于水敏性地層的配方：田菁膠粉4-8公斤/立方米，氯化鋅0.4-0.8公斤/立方米，*0.3-0.6公斤/立方米，10-30公斤/立方米，性能：表觀粘度16.5-35.5厘泊，塑性粘度11-19厘泊，動切力52.8-158.4達因/平方厘米，失水量7-8.2毫升/30分鐘，酸堿度8-9。

對于松散破碎及流砂礫石地層的配方：田菁膠粉4-8公斤/立方米，硼砂0.05-0.4公斤/立方米，*0.05-0.1公斤/立方米，甲醛0.3-0.5公斤/立方米。性能：沖洗液呈凝膠狀，漏斗粘度流不下，失水量8-9毫升/30分鐘，酸堿度8-9。

制備

將干凈干燥的田菁種子投入粉碎機，過60目后投入反應鍋，加5倍量的乙醇，并加入適量硫酸氫鈉溶液，使乙醇略顯堿性，攪拌、浸泡10h，真空過濾分離，濾餅再經堿性乙醇漂洗3次，過濾得濾餅，將其投入20倍量的去離子水中，浸泡2h后于高速打漿機中，打成漿料后轉入浸提器，加入濾餅量2%的纖維素酶，于55℃和pH6.8的條件下，攪拌酶解60min，然后加入1%中性蛋白，繼續(xù)攪拌酶解100min，迅速升溫至98℃滅酶，并保溫浸提20min，離心沉降分離，得離心液，濾渣用水浸洗3次，每次20min，離心沉降分離，合并離心液和浸洗液，將合并的離心液和浸洗液投入電滲析槽中300min，通過半透膜除去小分子，田箐膠大分子物質（半乳甘露聚糖）則留在半透膜內，得滲析液后置于真空冷凍干燥器中，真空度3KPa和-15℃下干燥得到絮狀物，經粉碎，過120目，得到成品田菁膠粉。

主要參考資料

[1] 王宗訓. (1982). 田菁膠及其應用. 科學出版社.

[2] 王偉義, & 孫扣忠. (2001). 田菁膠的理化性能. 中國膠粘劑, 10(005), 35-37.

[3] 李德亮, & 張同欣. (1999). 田菁膠在麥草造紙中的應用研究. 中國造紙.