顾心怿从20世纪50年代华北地区第一口钻探井开始，他参加了该地区早期石油勘探和胜利油田的发现、开发及建设的全过程。早年他在艰苦的条件下成年累月地奔波在野外，和工人一起安装 钻机、维修设备、排除故障、配制零件，积累了大量实践经验。1961年初他参加了华北地区第一口见油井（也是胜利油田的发现井）“东营华八井”的工作。在钻探该井的过程中，他不仅修理机器设备，而且根据实际情况大胆创新，研制成功“大直径取心工具”，为该井取出了当时苏式取心工具屡取不得的油层岩心，为胜利油田首次发现石油做出了一份贡献。华八井出油后，他就留在盐碱滩上，与大家一起开发出了中国的第二大油田——胜利油田，并建设起了东营市。1963年—1964年，他参加了钻井刮刀钻头的研究设计，研制出“千米钻头”，即一次下井能钻凿1000米以上深度的创记录的钻头。1966年—1980年，他提出发明设想，并带领大家经过反复改进，研制出中国国内外首创的链条抽油机，该机具有“轨迹链条一滑道机构”（利用链条的运转轨迹实现长行程往复运动的机构）和“液封气动平衡”两个发明点，它比常规抽油机行程长、平衡好、负荷平稳、节约能量，特别适用于稠油和深井。共在全国推广3000多台，创经济效益十多亿元。该项成果获全国科学大会奖和1980年国家发明二等奖。顾心怿是首位发明人。1975年—1979年，他提出设想，并带领科技人员与天津大学、烟台船厂合作，研制成中国第一艘浅海坐底式石油钻井船——胜利一号，从此揭开了中国浅海石油钻探、开发的序幕。“胜利一号”获得了石油部科技进步二等奖和国家科技进步三等奖。顾心怿是第一贡献人。1980年—1992年，为解决胜利油田海陆过渡带宽、海底软、车船难以进入的困难，他又设想出了一种能在海滩潮汐带涉水行走的钻井平台。他们和上海交通大学、北海船厂合作，经过艰苦努力，终于研制成功这一座中国国内外没有先例的步行式钻井平台——胜利二号，这座宽42米、长72米、重5000吨的平台，不仅能像一般坐底式平台那样工作，而且能依靠其独特的大型步行机构，在淤泥海滩上一步一步涉水两栖行走到井位去钻井。该平台一直正常工作，并已步行7次，行程3000多米，钻井二十余口，所钻的井已采出原油数10万吨。该项成果获1991年中国专利金奖，1992年全国十大科技成就奖和1995年国家发明二等奖。顾心怿是首位发明人。1991年以来，他考虑到钻井机、修井机等油田大量使用的重型机械设备能耗较大，发明了外形和原理都不同于常规机的液压蓄能修井机（或钻井机），该项研究成果获1995年中国专利金奖，并已获得美国和加拿大的专利授权。该种新型机能将浪费掉的势能部分回收储存并加以利用，因而可大大节省能量。他还是首位发明人。