Você perdeu o último / , é s/string3/string3_replaced/ :
sed -e '/string1/{N;s/string2/string2_replaced/;N;s/string3/string3_replaced/}' file1
Observe que nem todas as implementações sed suportam vários comandos na mesma linha em { e } . Para portabilidade:
sed -e '/string1/ {
N
s/string2/string2_replaced/
N
s/string3/string3_replaced/
}' file1