Eso que te ocurre es normal. Incluso si estás penalizado por el pingüino, verás por ejemplo que te llegan visitas por keys en las que no sales en las SERP's. Si no recuerdo mal, Google "recuerda" a través de una cookie durante 6 meses la key por la que llegas, y aunque entres directamente, te aparecerá como proveniente de esa key con la que llegaste hace tiempo (6 meses o menos).
Esto tiene sentido, sobre todo desde el punto de vista de las campañas adwords, o en temas de venta online. Muchas veces un usuario llega a una web con determinada key, y no efectúa ninguna compra. Busca luego en otras webs al cabo de unos días, y determmina que tu web es la que mejor producto y precio tiene. En ese momento, transurridos unos días, el usuario decide volver a entrar a tu web directamente, y comprar el producto. Por tanto, la venta está vinculada a esa búsqueda que hizo días atrás donde aterrizó por primera vez en tu web.
No obstante, hay un hack para implementar en analytics en el que puedes evitar eso, de tal forma que no recuerde esa key.
Más info aquí:
http://francoisderbaix.com/2009/02/1...e-las-visitas/