本发明提供了一种油气体系非平衡过程相态的判定方法，包括将气体注入相平衡状态的油气体系，待油气体系达到设定压力结束注气，充分搅拌混合后对油气体系进行相态特征参数测试，再根据测得的相态特征参数判定油气体系是否处于相平衡状态，当其处于相平衡状态时，再根据相态特征参数判定油气体系相态；当油气体系处于相平衡状态时，按设定流量由油气体系采气，待油气体系达到设定压力结束采气，充分搅拌混合后对油气体系进行相态特征参数测试，再根据测得的相态特征参数判定油气体系是否处于相平衡状态，当其处于相平衡状态时，再根据相态特征参数判定油气体系相态；重复注气采气过程，并判定各注气/采气周期内油气体系处于相平衡状态时的相态。