Então, você quer substituir as coisas em um formato específico da marca? À primeira vista, parece ruim, mas o novo formato docx é um pouco melhor para isso do que o antigo formato doc , porque na verdade é um arquivo ZIP contendo XML arquivos.
Então a resposta está em descompactá-lo, então você terá que vasculhar os arquivos e descobrir qual deles chamar sed e zipar novamente.
Confira o arquivo word/document.xml no arquivo ZIP.