Во ВНИИгазе (директор — А. К. Иванов) научное обеспечение работ по созданию ПХГ было возложено на заместителя директора института В. Н. Раабена и А. Л. Хейна — заведующего вновь организованной лабораторией подземного хранения газа. В. Н. Раабен на долгие годы становится одним из научных консультантов М. В. Сидоренко по этому вопросу.
В Московском институте нефтехимической и газовой промышленности им. И. М. Губкина группой отечественных ученых во главе с И. А. Парным проводятся научно-исследовательские работы в области подземного хранения газа.
В качестве генерального проектного института определяется киевский институт «Укргазпроект» (директор — Б. В. Барабаш, главный инженер — В. И. Городецкий), в котором создается отдел технико-экономических исследований (И. П. Ларшин, С. Т. Габелко). Главным инженером проектов ПХГ назначается А. Д. Андреев — один из самых опытных и квалифицированных проектировщиков, ранее работавший в должности главного инженера на строительстве системы газопроводов Ставрополь — Москва и Краснодарский край — Серпухов. Генеральным подрядчиком по сооружению ПХГ определяется строительный трест № 1 (начальник — С. И. Гинзбург, главный инженер — Е. М. Пеньковский), входивший в состав Главгаза СССР.
В самом аппарате Главгаза СССР кроме М. В. Сидоренко вопросами создания ПХГ ведал также главный геолог Н. С. Ерофеев, который отвечал за проведение геологических работ по поиску структур, пригодных для создания в них объектов подземного хранения газа. Сидоренко и Ерофеев хорошо знали друг друга много лет по прежней совместной работе в Министерстве нефтяной промышленности, между ними была атмосфера глубокого взаимного уважения, ставшая одним из решающих факторов их успешной совместной деятельности.
В Главгазе был сформирован оперативный штаб по строительству в стране подземных хранилищ газа во главе с М. В. Сидоренко, в который вошли Н. С. Ерофеев, И. И. Афанасенков, В. Н. Раабен, С. Н. Бузинов, А. Л. Хейн, И. А. Парный, Г. И. Солдаткин, Б. В. Барабаш, И. Я. Фурман, С. И. Гинзбург, М. Н. Гавриленко. Позже в состав этой группы были также включены начальник Московского управления магистральных газопроводов А. В. Александров, начальник Щелковского ПХГ, а затем главный инженер Московского управления магистральных газопроводов В. И. Халатин, начальник Объединенного диспетчерского управления Д. Г. Аликов, а также A. М. Мастерков, В. А. Кайгородов, В. П. Квасов, Г. А. Шишкин, B. И. Дуболазов, Н. П. Снегирев и др.
12 сентября 1955 года вышло постановление Совета министров СССР «О постановке геолого-разведочных работ для создания ПХГ».
Геолого-разведочные работы по созданию ПХГ на территории центральных районов России были начаты в конце 1950-х годов. Они были сосредоточены в районах, непосредственно прилегающих к Москве, и первоначально ориентировались на изучение локальных поднятий, выявленных здесь ранее при проведении геологической съемки, нефтепоисковых и других видов геологических исследований. Однако достаточно быстро фонд таких структур оказался исчерпанным. При этом только две — Калужская и Щелковская — оказались пригодными для создания ПХГ. В остальных случаях наличие таких перспективных для ПХГ поднятий не подтвердилось.
В геологическом отношении Центральный регион приурочен к юго-восточному склону Московской синеклизы. К моменту начала геолого-поисковых работ на ПХГ ее геологическое строение было изучено крайне слабо даже на региональном уровне. Поэтому для выявления новых поднятий на последующем этапе пришлось осуществить большой объем площадных и детальных буровых и сейсмических работ, что позволило достаточно объективно оценить перспективы создания хранилищ на указанной территории. При этом было установлено, что в районах, непосредственно приближенных к Москве, имеют развитие главным образом малоамплитудные, значительные по площади структуры с плоским сводом, неблагоприятные для создания ПХГ.
За четыре года было пробурено около 750 мелких структурно-поисковых и 187 разведочных скважин. Первые скважины на будущих Калужском и Щелковском подземных хранилищах газа были построены в 1957–1958 годах. Начальник Главгаза СССР А. К. Кортунов принимает предложение штаба об организации Калужской опытной станции подземного хранения газа и 8 июля 1958 года подписывает об этом приказ. Но для опытной закачки газа в пласт следует сделать еще очень многое. Нужно пробурить эксплуатационные скважины и их обустроить, построить компрессорную станцию и газораспределительный пункт, установку очистки и осушки газа, соорудить промысловые и газосборные сети, а также подводящий магистральный газопровод.