Мне кажется, что кавычки излишни. Попробуйте отделить все правила внутрь одного location и сначала отладить первое правило, затем второе и т.д.
location ~ /images/w/norm/([0-9]{2,4})/([0-9,a-z,A-Z,-_]{3})([0-9,a-z,A-Z,-_]+)\.jpg {
rewrite ^/images/([0-9]{2,4})/([0-9,a-z,A-Z,-_]+)\.jpg$ /media.php?size=$1&id=$2&image=square;
}
У Сысоева всё хорошо расписано ведь
nginx.org/ru/docs/http/ngx_http_rewrite_module.html